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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。 c%n%,R>  
    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。 oB}rd9  
    uUG&At  
    2．模拟任务 {}PBYX R  
    uUpOa+t  
    c*> SZ'T\  
    DOE： A56aOI=  
    相位型衍射 yF&?gPh&  
    光束整形器 8\Z/mU*4  
    直径：2mmx2mm +7)/SQM5  
    形状：圆形 GZFLJu  
    相位级次：16     '-X913eG!  
    dNs<`2m  
    q/tC/V%@(  
    3.建模任务：入射光场 dG]s_lb9H  
    hRN>]e,!  
    oU~e|  
    高斯准直激光光束的光束参数 A832z`  
    _{?/4ZhA\+  
    • 波长：632.8nm &_c5C  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm G|]39/OO3{  
    J 9k~cz  
    3WdANR  
     .mS'c#~5Y  
    4.建模任务：期望输出光场 {?'c|\n Li  
    !g-19at  
    {~d8_%:b  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o[eIwGxZ  
    d5B96;3  
    • FWHM-直径：0.5mm nR~L$Wu5_a  
    • 边缘宽度：50um G@n%P~  
    • 效率：>95% W%7m3/d  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Mio~CJ"?  
    • 杂散光：<5% S)\%.~ n  
    $lrq*Nf9c  
     }h)[>I(  
    ]hkway  
    5.设计方案 *[_>d.i  
    eqE%ofW  
    5zBsulRt  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 rRZ ,X%  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 6|:]2S  
    @=[ SsS  
    mM7S9^<UH  
     rj].bGQ,+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Q:B:  
     q[SUYb;,  
    N^. !l_  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xcYYo'U  
    • 用户必须输入所需的信息 =w!14@W  
    - 入射场 i;>Hy|  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "i1~YE  
    - 系统参数 IZ6[|Ach6  
    - 制造条件 =2eG j'}  
    B/CP/Pfb  
     ou@ P#:<B  
    o5FBqt  
    7.设计过程 WV"{oED  
    Y<S,Xr;J:  
    v(t?d  
    A %s"WSx,  
    |EaEdA@T  
    i.Qy0  
    { O*maE"  
    设计和优化过程由两步完成： c.PPVqx  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b='YCa  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _6 ~/`_(KP  
     89'XOXl&1  
    8.系统模拟 pr[[)[]/  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Ui46 p  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 E0}jEl/{  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 }cE,&n  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 BS#@ehdig  
    T%xB|^lf  
     X] /r'Tz  
    (6G5UwSt  
    9. 初始几何光学设计的结果 z rt8ze=Su  
    dt  4_x1  
    ts Zr n  
    W<3nF5!  
    65Ysg}x  
    感兴趣的优化函数 @W^A%6"j  
    • 效率满足（>95%） _Ucj)Ud k  
    • 信噪比不满足（<30db） m4 *Rr  
    • 杂散光不满足（>5% (y AQm pp  
     13Ee"r  
    lV^sVN Z]  
    UGPD5wX?  
    >b0e"eGt  
    10. 后续IFTA优化后的结果 F[c;iM(^  
           ^=wG#!#V"1  
    eGblQGRS  
    h?DMrYk_%#  
     ?iUAzM8  
    J%;TK6  
    感兴趣的优化函数 ?(!$vqS`f(  
    • 效率满足（>95%） #oi4!%*M  
    • 信噪比满足（<30db） }{S W~yW  
    • 杂散光满足（<5%） N.u)Mbe   
    G;MgrA#\  
    11.总结 Z| +/Wl-h  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1DGVAIcD  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 l9q ygh  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 bI=\n)sEz  
    • 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。 "S^;X @#v  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 .)B_~tct  
     
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