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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。 H'?Bx>X  
    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。 e/#4)@]  
    d /Zt}{  
    2．模拟任务 .LnXKRd{  
    q Z`@Ro  
    k5g\s9n]  
    DOE： qi7dcn@d  
    相位型衍射 &>L\unS  
    光束整形器 !*C^gIQGU  
    直径：2mmx2mm >hB]T%'  
    形状：圆形 P1Re7/  
    相位级次：16     N7+K$)3  
    iu*u|e  
    [#3:CDT  
    3.建模任务：入射光场 `!!A;G7Qg  
    =Q3Go8b4HJ  
    cCyg&% zsT  
    高斯准直激光光束的光束参数  gT O%  
    L_)?5IOJ$  
    • 波长：632.8nm <C# s0UX  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ,dZ 9=]  
    [OH>NpL  
    XRP/E_4  
     Ls*.=ARq  
    4.建模任务：期望输出光场 G\jr^d\  
    hl6al:Y  
    V %Y.N4H  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: N;r,B  
    0S/&^  
    • FWHM-直径：0.5mm X=${`n%LG  
    • 边缘宽度：50um LP=!u~?  
    • 效率：>95% sDJ5'ul  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~g1@-)zYxK  
    • 杂散光：<5% wT*`Od8w  
    6K?+adKlc  
     rUx%2O|qu  
    3i35F.=X,  
    5.设计方案 47$JN}qI0  
    ^6J*yV%  
    Pbm ;@ V  
    • 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）。 bTHJbpt*-  
    • 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）。 .}Bb :*@  
    K8284A8v  
    dn%/SJC  
     w$61+KHK  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 tet  
     O}#*U+j  
    ,!sAr;Rk`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2S!=2u+7  
    • 用户必须输入所需的信息 HV>|f'45  
    - 入射场 U?xl%qF`)  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  pSV 8!  
    - 系统参数 t@4X(i0  
    - 制造条件 #BT= K  
    4XX21<yn  
     L d#  
    q'  _  
    7.设计过程 'y'>0'et  
    e5veq!*C?  
    qDcl;{L  
    hrEKmRmF-  
    W%vh7>.  
    e[Q(OV5(R  
    I&1Mh4yu  
    设计和优化过程由两步完成： %pTbJaM\U  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?;^_%XSQ*  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 gK#a C [  
     $t}L|"=8X  
    8.系统模拟 ~jF5%Gu  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 DrMcE31  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S&.DpsK  
    • 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。 E.6^~'/  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,:=E+sS  
    (">!vz  
     li/O&@g`  
    nwO;>Qr  
    9. 初始几何光学设计的结果 BMFpkK9|  
    7(gQ6?KsZ  
    ?+`Zef.g  
    $XT&8%|*7  
    y1k""75  
    感兴趣的优化函数 WGp81DNS|  
    • 效率满足（>95%） ijyj}gpWha  
    • 信噪比不满足（<30db） Q#:,s8TW[  
    • 杂散光不满足（>5% w9.r`_-  
     ]IyC  
    FA4bv9:hi  
    (qB$I\  
    173/A=]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 p1X lni%=  
           , JVD ;u  
    TioI$?l>W(  
    `[o^w(l:5@  
     M%9PVePOe  
    !^`ZHJ-3>;  
    感兴趣的优化函数 K 7YpGGd5  
    • 效率满足（>95%） eJ7A.O  
    • 信噪比满足（<30db） 7/aJ?:gX  
    • 杂散光满足（<5%） E$8GXo00v  
    VQqEsnkz  
    11.总结 6Y}#vZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 >@T ZYdl  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 B.&q]CA v-  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |y;+xEl6  
    • 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。 .F 3v)  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 OBb  
     
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