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    [技术]设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-10-31
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 X]tjT   
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 n4qj"x Q  
    C B=H1+  
    2．模拟任务 FSIV\ u  
    *" >e k k  
    I(bH.{1n7  
    DOE： [^P25K  
    相位型衍射 T Jp(  
    光束整形器 ZVR0Kzu?Ra  
    直径：2mmx2mm D#1'#di*t  
    形状：圆形  o-_0  
    相位级次：16     h$G&4_O  
    2 Do^N5y  
    2W~,,$ G  
    3.建模任务：入射光场 wz$1^ml  
    %=S~[&8C  
    7y&Fb  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~:D}L   
    Q: [d   
    • 波长：632.8nm b`PAOQ  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm G5Y 8]N  
    x0?8AG%  
    \@8$tQCZ  
     cx&jnF#$  
    4.建模任务：期望输出光场 KFkKr>S :  
    5<<e_n.2q  
    ~*ZB2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KtA0 8?B  
    ]tanvJG}'  
    • FWHM-直径：0.5mm s{2BG9s  
    • 边缘宽度：50um &-470Z%/  
    • 效率：>95% d>M&jSCL  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :\NqGS=<  
    • 杂散光：<5% 7,d^?.~S  
    @AvXBMq|  
     &$.Vi&{.  
    -P]J:7*0?\  
    5.设计方案 E tWpBg  
    {l-,Jbfi`  
    - (VV  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 muwXzN(KX  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 WOZf4X`[  
    4r\Sbh  
    Pwt4e-  
     Z=_p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 U\&kT/6vh  
     C eNpJ  
    0cC5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :W_S  
    • 用户必须输入所需的信息 LS{g=3P0  
    - 入射场 L"rLalUw  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +*WE<4"!6  
    - 系统参数 =3?t%l;n  
    - 制造条件 4NMv7[r  
    HU-4k/I~  
     N{IY \/;\  
    $NJ]2P9L  
    7.设计过程 =iC5um:  
    J6;^:()  
    c@1C|  
    )#l &F$  
    {c<MB xk  
    K2$mz  
    2mP| hp?  
    设计和优化过程由两步完成： *r!1K!c  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 e,>L&9] ZI  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 l7Y^C1hM  
     j0L9Q|s  
    8.系统模拟 .J#xlOa-  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 j_-$xz5-  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 yL^1s\<ddW  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 BP6;dF5 E  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 EB)j&y_  
    -N(y+~wN  
     , d ?4"8_  
    `W e M  
    9. 初始几何光学设计的结果 EJO:3aKa  
    oJVpNE[3]  
    ,miU'<8tQ|  
    pOS:/~I3  
    RX4O1Z0  
    感兴趣的优化函数 >^ 0JlL`XG  
    • 效率满足（>95%） "tBdz V  
    • 信噪比不满足（<30db） TKvUBy  
    • 杂散光不满足（>5% |jJC~/WR  
     #M&rmKv)g  
    BoG/Hd.S  
    + 1\1Z@\M  
    PA 5ET@mD  
    10. 后续IFTA优化后的结果 B3@   
           :T" !6;  
    EC&t+"=R  
    fu}NH \{  
     &<R8'  
    Bs =V-0  
    感兴趣的优化函数 1el?f>  
    • 效率满足（>95%） LTG#nM0  
    • 信噪比满足（<30db） GeWB"(t  
    • 杂散光满足（<5%） >~_y\  
    CTp~bGIv!=  
    11.总结 ZZ A!Y9ia2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 xY(+[T!OF  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #R4Mv(BG  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :k6|-A2  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 fc._*y#AS  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 TyD*m$`y  
     
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