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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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    光券
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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。 dt5gQ9(B  
    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。 QlXy9-oJ"  
    e<p$Op  
    2．模拟任务 y:,{U*49  
    8vT:icl  
    A%GJ|h,i  
    DOE： UoLO#C0i  
    相位型衍射  >#q|Pjv]  
    光束整形器 9723f1&Vd  
    直径：2mmx2mm ?BLOc;I&a  
    形状：圆形 BMdr.0  
    相位级次：16     ;zCHEz  
    "q(&<+D@  
    <=zGaU,  
    3.建模任务：入射光场 0)P18n"$  
    >N,G@{FR  
    t%TZu>(1O  
    高斯准直激光光束的光束参数 |SxEJ  
    kEXcEF_9P  
    • 波长：632.8nm xO.7cSqgw  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;=7z!:)  
    mi-\PD>X  
    "~[Rwh?  
     Qb|dp~K.M  
    4.建模任务：期望输出光场 c3}}cFe  
    sbs"26IE  
    %/^d]#  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: i]YQq!B  
    b9Y pUm7#  
    • FWHM-直径：0.5mm A]J^{h0 k  
    • 边缘宽度：50um T2->  
    • 效率：>95% >ciq4H43Q|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $` oA$E3  
    • 杂散光：<5% c !;wp,c  
    m!2Dk#t  
     B.WJ6.DkS  
    {c1qC zM4  
    5.设计方案 +/X'QB$R  
    q-RGplx  
    %*gO<U4L]  
    • 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）。 zm"\D vN)  
    • 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）。 [yyV`&  
    vr  vzV  
    68)^i"DM<  
     a(7ryl~c=  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 NV gLq@F  
     BmM,vllO  
    HUghl2L.<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Lg?'1dg  
    • 用户必须输入所需的信息 `u}x:f !  
    - 入射场 k|_2aQ02  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Om^/tp\  
    - 系统参数 c]]F`B  
    - 制造条件 O<3,n;56Z  
    4 * OU  
     [s/@z*,M1  
    q>[% C5  
    7.设计过程 \PFx# :-c  
    ${+.1"/[  
    Lm?*p>\Q  
    93J)9T  
    }"-r;i  
    j[fQs,efK  
    Z]Y4NO;  
    设计和优化过程由两步完成： M BT-L  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 X\x9CA  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 .#@Dn(  
     d0B+syl&4l  
    8.系统模拟 W~tOH=9>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !7oy%{L  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 [FL I+;gY  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 uI2'jEjO  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X{ =[q|P  
    s2v*  
     `/zt&=`VB  
    !_) ^bRd  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^{s0d+@{  
    {H V,2-z  
    &[RU.Q!_H  
    @"8QG^q8de  
    m'tk#C  
    感兴趣的优化函数 3\+p1f4  
    • 效率满足（>95%） hBhkb ~Oky  
    • 信噪比不满足（<30db） ^W D$ gd  
    • 杂散光不满足（>5% p]&Q`oh  
     E<uOk  
    !j9i=YDb  
    }NCvaO  
    ?vFh)U  
    10. 后续IFTA优化后的结果 05B+WJ1  
           rbPs~C-[  
    pXv[]v  
    6ZpcT&yL  
     N| Pm|w*?  
    =-LX)|x}  
    感兴趣的优化函数 <y!r~?  
    • 效率满足（>95%） fR4l4 GU?)  
    • 信噪比满足（<30db） &.hRVW(  
    • 杂散光满足（<5%） L_"(A #H:  
    n-3j$x1Ne  
    11.总结 ,,@`l\Pgd  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Xp6*Y1Y  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 5iddB $  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -5 /v`  
    • 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。 ACO4u<M)  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 a~F@3Pd  
     
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