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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。 oldA#sA$  
    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。 TE7nJ gm  
    87 $dBb{  
    2．模拟任务 DN-+osPi  
    ?IqQ-C)6D  
    R\G0'?h >  
    DOE： sHt].gZ  
    相位型衍射 2q=AEv/  
    光束整形器 zck#tht4 n  
    直径：2mmx2mm uXJ;A *  
    形状：圆形 ;RC{<wBTx  
    相位级次：16     UU;(rS/  
    EIf5(/jo  
    d"*uBVzXm  
    3.建模任务：入射光场 ^cP!\E-^  
    t!W(_8j  
    ;5S9y7[i|  
    高斯准直激光光束的光束参数 .ps-4eXF  
    e478U$  
    • 波长：632.8nm 4C61GB?Vy  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 4U+xb>  
    S >X:ZYYC  
    aW)-?(6>  
     \IV1j)I"u  
    4.建模任务：期望输出光场 |,gc_G  
    K/j3a[.  
    *`ua'"="k  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: V3Q+s8OIF  
    pfA|I*`XV  
    • FWHM-直径：0.5mm Tc>   
    • 边缘宽度：50um cl=EA6P\X  
    • 效率：>95% G'Q-An%z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB AN8`7F1  
    • 杂散光：<5% 5cL83FQh  
    v7BA[jQr  
     C*)3e*T*  
    9ifDcYl  
    5.设计方案 ,Ys %:>?  
    -3t7*  
    Xx."$l  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 n$x c];j  
    • 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）。 ;f0I 8i,JN  
    2&:f&"  
    ^ =bu(L  
     5nv#+ap1 "  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 @=bLDTx;c)  
     -LK B$   
    A-Sv;/yD_  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >kj`7GA  
    • 用户必须输入所需的信息 R]}}$R`j  
    - 入射场 s @&`f{  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :q$.,EZ4#n  
    - 系统参数 <k eVrCR  
    - 制造条件 4IB9 ,?p  
    ]fx"4qKM  
     m ,* QP*  
    8'r2D+Vwm  
    7.设计过程 q@QksAq  
    eJF5n#  
    <r .)hT"0  
    tX9{hC^  
    X[*<NN  
    QwNly4  
    9oRy)_5Z(=  
    设计和优化过程由两步完成： [pC$+NX  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Q3n,)M[N  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 SN9kFFIPb=  
     q}`${3qQ3  
    8.系统模拟 5A)2} D]  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 $? m9")  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 -V-RP;">  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 PlU*X8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 <{dVKf,e  
    _Zp}?b5Q  
     *rM^;4Zt  
    sv: 9clJ  
    9. 初始几何光学设计的结果 *;l]8.  
    (|[2J3ZET  
    9v;Vv0k_  
     ,V,`Jf  
    -E^vLB)O  
    感兴趣的优化函数 b(*!$EB  
    • 效率满足（>95%） Vi>,kF.f V  
    • 信噪比不满足（<30db） AYt%`Y.!  
    • 杂散光不满足（>5% {'XggI%  
     lW+\j3?Z$  
    Pj#<K%Bz  
    X@$f$=  
    Upc+Ukw  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Fz3fwLawI  
           $Z!`Hb  
    wF IegC(  
    -|J"s$yO4  
     m4TE5q%3  
    sNj)ZWgd>  
    感兴趣的优化函数 @KWb+?_H{<  
    • 效率满足（>95%） p31NIf `  
    • 信噪比满足（<30db） LIS)(X<]?  
    • 杂散光满足（<5%） x*![fK  
    b=g8eMm  
    11.总结 _g+JA3sIJ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 xAqb\|$^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 H2&@shOOQJ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 OP~HdocB  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 xO$lsZPG  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Z,RzN5eN  
     
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