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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。 Y ,?  
    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。 -,96Qg4vI  
    g?(Z+w4A 3  
    2．模拟任务 0i$jtCCL(  
    /'G'GQrr  
    _3T*[s;H  
    DOE： T}2a~  
    相位型衍射 ']f]:X;6 w  
    光束整形器 uavts9v<  
    直径：2mmx2mm gsc*![N  
    形状：圆形 ZzI^*Nyg  
    相位级次：16     ;4F[*VF!w  
    7%8,*T  
    QA.B.U7!  
    3.建模任务：入射光场 (H+'sf^h  
    &}w,bG$  
    V:!fe+ Er  
    高斯准直激光光束的光束参数 gSu+]N  
    \,JRNL&   
    • 波长：632.8nm {C*mn!u  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Q-}oe Q  
    t2+m7*76  
    4ej$)AdW3  
     UNYU2ze'  
    4.建模任务：期望输出光场 'y}A3 RqN  
    TDY}oGmNn  
    e7/J:n$  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: C-_u; NEu  
    7=T0Sa*;  
    • FWHM-直径：0.5mm 4pq>R  
    • 边缘宽度：50um GWA_,/jS%  
    • 效率：>95% Aid{PGDk  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %<DRrKt  
    • 杂散光：<5% K( 6=)  
    HK&F'\'}  
     zK:/ 1  
    ":"M/v%F  
    5.设计方案 X^9_'T9  
    .1|'9@]lj4  
    $j{ynh)^  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 [rPW@|^5  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 o,Ha-z]f  
    EN J]  
     }tv-  
     )zUV6U7v  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 p$[*GXR4  
     qg.[M*  
    r7ywK9UL  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 sd8o&6  
    • 用户必须输入所需的信息 A7|"0*62  
    - 入射场 ,Z>RvLl  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Uk;SY[mU  
    - 系统参数 v l{hE~  
    - 制造条件 "5dh]-m n  
    r*+9<8-ZX<  
     !k<+-Lf:2  
    kmov(V  
    7.设计过程 :?RK>}4|F  
    /B1< N}  
    %$]u6GKabi  
    gdCU1D\  
    7qW:^2y  
    uVscF 4  
    7BI0g@$Nn]  
    设计和优化过程由两步完成： #M`ijN!Y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }clFaT>m?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 7)_0jp~2  
     tvb hWYe  
    8.系统模拟 N.-Ryj&9  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 sL&u%7>Re  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 tanuP@O  
    • 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。 C 7+TnJ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $(zJ  
    O=mGL  
     :hJhEQH(9  
    +p<Y)Z( >6  
    9. 初始几何光学设计的结果 })!n1kt  
    N(1jm F  
    mDV 2vg  
    bjQfZT(  
    &S|laq H  
    感兴趣的优化函数 0|GxOzNd  
    • 效率满足（>95%） 2_F`ILCML  
    • 信噪比不满足（<30db） h{PLyWH  
    • 杂散光不满足（>5% m,up37-{  
     f "-<Z_  
    dOiy[4s  
    IRS^F;)  
    ( I,V+v+{Y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 )YnB6@=nyk  
           s}?98?tYB  
    mZM5aTQ3  
    d1E~H]X4  
     E-"Jgq\aC  
    _t;w n7p  
    感兴趣的优化函数 m CdkYN#  
    • 效率满足（>95%） }%XNB1/`  
    • 信噪比满足（<30db） #x%O0  
    • 杂散光满足（<5%） vNtbb]')m  
    %pg*oX1VK6  
    11.总结 ?xG #4P<C=  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ^WD [>E~  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 u YH{4%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5SKu\ H\  
    • 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。 qrOTb9&y  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 vMC;5r6*d  
     
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