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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。 W &4`eB/4}  
    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。 9kP!O_  
    Md {,@ G  
    2．模拟任务 k&DH QvfB  
    EBM\p+x&  
    FV$= l %  
    DOE： WytCc>oL  
    相位型衍射 x[}e1sXXs  
    光束整形器 >UJ&noUD#:  
    直径：2mmx2mm c)SSi@< cv  
    形状：圆形 Ytx+7OLe  
    相位级次：16     "`"j2{9|e!  
    S53%*7K.  
    6DJ,/J2F  
    3.建模任务：入射光场 Xx|&%b{{r  
    z[v5hhI)4  
    vt mO  
    高斯准直激光光束的光束参数 9zO3KT2  
    ,mYoxEB kl  
    • 波长：632.8nm vo`wYJ3W  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ].dTEzL9X  
    @?Y^=0  
    ]QT0sGl  
     7^iF,N  
    4.建模任务：期望输出光场 X_'.@q<!CV  
    [l#WS  
    E}@8sY L  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: yekIw  
    @gi Y  
    • FWHM-直径：0.5mm i8B%|[ nm  
    • 边缘宽度：50um % C 3jxt  
    • 效率：>95% }7=a,1T  
    • 信噪比（SNR）：>30dB GYO\l.%V5y  
    • 杂散光：<5% 0!vC0T[  
    kw-/h+lG  
     fSqbGoIQ  
    w ^<Y5K  
    5.设计方案 ){YPP!8cI  
    GmL|76  
    ~2H7_+.#  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ($S{td;  
    • 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）。 : l>Ue&  
    [V)sCAW  
    )E7A,ZW,  
     u\e#_*>  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 P/I{q s  
     Gr6ma*)y~t  
    !7xp<=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 6ZG)`u".("  
    • 用户必须输入所需的信息 #dpt=  
    - 入射场 |~HlNUPR  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2 !;4mij,  
    - 系统参数 #Y5I_:k  
    - 制造条件 xeI ,Kz."  
    Xl/G|jB9  
     g?>AY2f[5  
    44W3U~1  
    7.设计过程 %C3cdy_c  
    *}_/:\v  
    y2+a2  
     Nr[Rp  
    k( g$_ ]X  
    _"sRL} -Z  
    M)J*Df0@  
    设计和优化过程由两步完成： W1@;94Sb~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 6 gKOpa  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Pj.~|5gnf  
     oX}n"5o:  
    8.系统模拟 EORRSP,$2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 aydal 9M  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 NdNfai  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 0&.lSwa  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 I)Lb"  
     wi9|  
     'QS"4EvdD  
    ? w?k-v  
    9. 初始几何光学设计的结果 t3GK{X  
    Pu^~]^W)  
    *(`.h\+  
    iCK$ o_`?  
    &tgvE6/V  
    感兴趣的优化函数 f oVD+\~Y  
    • 效率满足（>95%） ^97ZH)Ww  
    • 信噪比不满足（<30db） $McO'Bye{h  
    • 杂散光不满足（>5% - X_w&  
     _B1uE2j9  
    +wUhB\F *  
    Dy@ \!F  
    V`M,d~:Pr"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 rl^LS z  
           8QN8bGxK   
    |d5L Ifb(  
    (7b_g6>:  
     3kQ^f=Wd  
    e\_6/j7'  
    感兴趣的优化函数 %^l&fM*  
    • 效率满足（>95%） 4:@|q:DR  
    • 信噪比满足（<30db） n`}&, UA$4  
    • 杂散光满足（<5%） z{g<y^Im+E  
    oPy zk7{  
    11.总结 8@aS9 th$  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 nTU~M~gky  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 | q16%6q  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 #(IMRdUf  
    • 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。 #Q@6:bBzv  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 t60/f&A#7H  
     
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