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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。 Im' :sJ31  
    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。 0T{c:m~QXe  
    N,sqrk]  
    2．模拟任务 yuy+}]uB@  
    gn[$;*932z  
    H>X\C;X[  
    DOE： {g:/ BFLr#  
    相位型衍射 @3expC  
    光束整形器 #0YzPMV  
    直径：2mmx2mm jV|$? Rcl%  
    形状：圆形 ==e#CSJq  
    相位级次：16     cV=_G E  
    E^EU+})Ujr  
    K#6`LL m  
    3.建模任务：入射光场 tsSS31cv  
    hI>rtaY_  
    )kY _"= d  
    高斯准直激光光束的光束参数 2XecP'+m  
    dx?njR  
    • 波长：632.8nm b/n8UxA  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Z imMjZ%4  
    vElL.<..  
    u{{xnyl?  
     N`|Ab(.  
    4.建模任务：期望输出光场 C}8e<[} )  
    q$u\ q.  
    G &rYz  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: GHgEbiY:  
    ) R a/  
    • FWHM-直径：0.5mm !EmR(x  
    • 边缘宽度：50um 2t`9_zqLw  
    • 效率：>95% 1UA~J|&gi^  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5(MZ%-~l  
    • 杂散光：<5% SU#P.y18%  
    ?C>VB+X}y  
     FOUs= E[  
    I}G}+0geV  
    5.设计方案 &"j).Ogm4  
    Uc4 L|:  
    @<w9fzi  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 EBL,E:_)  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 <{z3p:\  
    9snyX7/!L  
    J%O4IcE  
     M;TfD  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 NV:XPw/  
     o YI=p3l  
    s*~jvL  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Ag-?6v  
    • 用户必须输入所需的信息 Hb AMoow!  
    - 入射场 M_.,c Vk  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） DneSzqO"o  
    - 系统参数 b=QGbFf  
    - 制造条件 2}#wd J`  
    KutgW#+40  
     )Fr;'JYC1S  
    Xx<&6 4W  
    7.设计过程 RnBmy^l"  
    &F*QYz[  
    e'?d oP  
    qxcBj  
    [?f.0q  
    =&*QT&e  
    (#l_YI -  
    设计和优化过程由两步完成： 0qd;'r<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 gjN!_^ _  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >\oJ&gdc  
     at(p,+ %  
    8.系统模拟 .gkPG'm[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 zf;[nz  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )w 8lusa  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 6r-n6#=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a4CNPf<$  
    k| cI!   
     .fh?=B[o#  
    u+gXBU  
    9. 初始几何光学设计的结果 \^(vlcy  
    tD0>(41K  
    ?nSp?m;  
    E+c3KqM  
    |tJ%:`DGw  
    感兴趣的优化函数 MJ/%$  
    • 效率满足（>95%） ]%Yis=v  
    • 信噪比不满足（<30db） i7FR78^  
    • 杂散光不满足（>5% ].f,3it g&  
     +G[HZ,FL  
    (cA|N0  
    WAmoKZw2  
    9-iB?a7{.  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ~q|e];tA  
           pBnf^Ew1  
    j.N\U#3KK  
    3XlnI:w =  
     *|#JFy?c[  
    U9[A(  
    感兴趣的优化函数 yGG\[I;7  
    • 效率满足（>95%） _xL&sy09t  
    • 信噪比满足（<30db） /FV6lR!0^  
    • 杂散光满足（<5%） vrnj}f[h  
    Yg,lJ!q  
    11.总结 ow$l!8  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9}0Jc(B/x  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 M-K@n$k   
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3N*C]  
    • 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[+: t   
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 I_I;.Ik  
     
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