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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。 p:|p?  
    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。 D)JI11a<  
    /vFdhh  
    2．模拟任务 9'\*Ip^  
    *IC9))PGJ  
    }nNCgH  
    DOE： =ThacZHb8  
    相位型衍射 :B4X/  
    光束整形器 ()@+QE$  
    直径：2mmx2mm cz*Z/5XH  
    形状：圆形 >K;C?gHo  
    相位级次：16     2ISnWzq;  
    as@I0e((  
    j&=!F3[  
    3.建模任务：入射光场 sMqAuhw$.  
    rIF6^?  
    kR(hUc1O  
    高斯准直激光光束的光束参数 I78huYAYA  
    p< jM%fbZk  
    • 波长：632.8nm z4c{W~}`  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm / CVhvK  
    Y- c_ 2 )  
    t{ScK%S6  
     `Jon^&^;|  
    4.建模任务：期望输出光场 l8ZzKb-  
    S4(lC%$|  
    1C\[n(9  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5i1Xumh 4  
    ukRbSJ5a5  
    • FWHM-直径：0.5mm #a"gW,/K  
    • 边缘宽度：50um *H%Jgz,  
    • 效率：>95% th(<S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Ny)!uqul*  
    • 杂散光：<5% +}0/ %5 =1  
    Q>emyij  
     M2e_)f:  
    _kT$/k  
    5.设计方案 |\/Y<_)JD  
     h48 jKL(  
    1-60gI1)  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 r@Tq-o  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 re\&'%~K  
    =7uxzg/%Tj  
    3]1uDgfr  
     F%pYnHr<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Qyoly"b@  
     &]Q\@;]Aq  
    @'{m-?*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 c:MP^PWc  
    • 用户必须输入所需的信息 h*9s^`9)  
    - 入射场 8P= z"y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Dy_Za.N2  
    - 系统参数 VCZ.{MD  
    - 制造条件 }<hyW9  
    m.A_u7D@  
     TS{ycGY  
    SiyZq"  
    7.设计过程 3jB5F0^r1  
    "eiZZSz  
    R4Vi*H  
    yY$:zc"J  
    y9OxPq.Cy  
    LD~/*  
    VMZ"i1rP  
    设计和优化过程由两步完成： nT.2HQ((Xg  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 H#l uG_)  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <k0$3&D  
     Z&!5'_9{V  
    8.系统模拟 P=%' 2BQ{{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 " E U[Lb  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5[_|+  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 vf+GC*f  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 VnB"0 "%w  
    `}YCUm[SI  
     1 \_S1ZS  
    &nk[gb o\  
    9. 初始几何光学设计的结果 2O^7zW  
    ? L A>5  
    R7 )2@;i  
    GDgq 4vfj  
    ySLa4DQf  
    感兴趣的优化函数  1 U|IN=  
    • 效率满足（>95%） (c<MyuWb  
    • 信噪比不满足（<30db） +p:#$R)MW  
    • 杂散光不满足（>5% CXr]V"X9  
     FCu0)\  
     *TEgV  
    WxB}Uh  
    <lj;}@qQ<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 i1"4z tZ  
           A3VXh^y+  
    Hvto]~=GQ  
    ^x8yW brE  
     Bn 5]{Df  
    [f9U9.fR  
    感兴趣的优化函数 J_]B,' 6  
    • 效率满足（>95%） 2cy: l03  
    • 信噪比满足（<30db） e^?0uVxS1  
    • 杂散光满足（<5%） FvpI\%#~  
    ^a6c/2K  
    11.总结 p<w2e  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 xWv@PqXD  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %z}{jqD&:X  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 <g SZt\  
    • 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。 TmZ% ;TN  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 qHT_,\l2  
     
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