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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。 d\<aJOi+-  
    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。 /dvnQW4}8  
    %IH|zSr)EM  
    2．模拟任务 _R<V8g1f  
    +nyN+X34B  
    eRqexqO!  
    DOE： = ]HJa  
    相位型衍射 _(s|Q  
    光束整形器 f+88R=-u6S  
    直径：2mmx2mm LGg x.Z  
    形状：圆形 MVU'GHv  
    相位级次：16     O}iKPY8K  
    `&Of82*w  
    .1q~,}toX  
    3.建模任务：入射光场 6g,3s?aT  
    Gqz)='  
    T7Qd I[K%b  
    高斯准直激光光束的光束参数 1B]wSvP@  
    ]( 6vG$\  
    • 波长：632.8nm X1PlW8pd  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &#\7w85$  
    a ZCZ/  
    8\t7}8f  
     H.G^!0j;  
    4.建模任务：期望输出光场 +O:pZz  
    RuEnr7gi  
    P##(V!YR  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: EjCzou  
    Hw.@Le>  
    • FWHM-直径：0.5mm Y%cA2V\#m  
    • 边缘宽度：50um ;? QAPTz  
    • 效率：>95% <yaw9k+P  
    • 信噪比（SNR）：>30dB .xQ'^P_q  
    • 杂散光：<5% .8xacVyK2  
    vh.tk^&  
     ?BZ`mrH^  
    FrM~6A_  
    5.设计方案 c] 9CN  
    *1]k&#s  
    3\~fe/z'I  
    • 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）。 eeR@p$4i  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 wbKBwI5w  
    "JGig!9  
    HSFf&|qqx  
     _; RD-kv  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 weadY,-H8  
     <g1hdF0  
    d'nuk#r  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 FQRcZpv;  
    • 用户必须输入所需的信息 fszeJS}Dw  
    - 入射场 ~a,'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） _( /lBf{|  
    - 系统参数 "r3s'\  
    - 制造条件 ON! G{=7  
    m8A1^ R  
     W%QtJB1)  
    3Ya6yz  
    7.设计过程 A{"t0Ai='0  
    AQU: 0  
    T1[ZrY'0  
    [:'?}p  
    ExU|EN-  
    -\v8i.w0  
    @n'ss!h  
    设计和优化过程由两步完成： wA&)y>n-  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 BkqW>[\5xm  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %+J*oFwQu  
     6MQ:C'8T&=  
    8.系统模拟 nit7|T@^  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @x ]^blq  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 n:] 1^wX#  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 bncFrzp#o  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 4=cq76  
    nL~ b   
     Bq`kVfx  
    ?MB nnyo6  
    9. 初始几何光学设计的结果 mSeN M  
    JPKZU<:+V  
    &cE,9o%FZ  
    IV*$U7~  
    '" yl>"  
    感兴趣的优化函数 1yc@q8  
    • 效率满足（>95%） 2a-hf|b1  
    • 信噪比不满足（<30db） >xgd<  
    • 杂散光不满足（>5% DlO;EH  
     feHAZ.8rp+  
    YJsi5  
    6GvnyJ{[  
    i|'t!3I^m  
    10. 后续IFTA优化后的结果 $4,6&dwg  
           T6#GlO)8)  
    !7?wd^C'f  
    @U5>w\  
     4tWI)}+ak  
    Fowh3go  
    感兴趣的优化函数 rNp#5[e  
    • 效率满足（>95%） \(L^ /]}G)  
    • 信噪比满足（<30db） 7^5BnF@  
    • 杂散光满足（<5%） (P8oXb+%  
    *h9vMks o  
    11.总结 ij5YV3  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 q>X 2=&1  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 $vz%   
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 gp2)35  
    • 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。 (0f^Hh wF  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =<xbE;,0  
     
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