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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。 3,[#%}1(S  
    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。 KVA~|j B  
    Y24H` s1u/  
    2．模拟任务 22_%u=p-|  
    h.WvPZ2U  
    /hksESiU  
    DOE： ro`2IE>  
    相位型衍射 3X#)PX9b){  
    光束整形器 wOU\&u|  
    直径：2mmx2mm iwS55o  
    形状：圆形 ,"U_oa3  
    相位级次：16     @kmOz(  
    2ms@CQy(00  
    [t}\8^y  
    3.建模任务：入射光场 Yp(F}<f?  
    %UnL,V9)  
     SE;Yb'  
    高斯准直激光光束的光束参数 N`1W"Rx!  
    eGr;PaG  
    • 波长：632.8nm g*%z{w  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Z:3SI$tO  
    /CfgxPo  
    'j27.Ry.  
     RjW< H6a"K  
    4.建模任务：期望输出光场 DJ.n8hne  
    rwh,RI) )g  
    KYN{Dh]-}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: h#o?O k  
    G>f2E49BXt  
    • FWHM-直径：0.5mm Q-7C'|  
    • 边缘宽度：50um 8AgKK=C =  
    • 效率：>95% D_2~ 6  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Fh0cOp(  
    • 杂散光：<5% e$=UA%  
    !wNj;ST*  
     7 S 6@[-E  
    `j)S7KN  
    5.设计方案 !eE;MaS>  
    ~8l(,N0  
    (]gd$BgD  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 %ok??_}$}q  
    • 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）。 x_VD9  
    T_3JAH e  
    nEgDwJ<wl  
     OJ!=xTU%h  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 t'{IE!_  
     l+HF+v$  
    |X6/Y@N  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 D6L5X/#  
    • 用户必须输入所需的信息 %8hjMds  
    - 入射场 Z(c3GmY  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） JVxGS{Z  
    - 系统参数 QMAineO  
    - 制造条件 d.Im{-S  
    IF~E;  
     SR8)4:aKW  
    K~6,xZlDWM  
    7.设计过程 fWk,k*Z 9  
    g:rjt1w`D  
    ]/ffA|"U`  
    XV %DhR=  
    U_[<,JE  
    ]o+5$L,5b  
    T0TgV  
    设计和优化过程由两步完成： 'L$}!H1y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Q /zlU@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 {i#z <ttu  
     *l{GD1ZDk  
    8.系统模拟 dYxX%"J  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z&KrG  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 v1O1-aM  
    • 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。 ` G- V %  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 rHaj~s 4  
    XDQ5qfE|  
     RzOcz=A}  
    \@!"7._=  
    9. 初始几何光学设计的结果 YM r2|VEU[  
    !YVGT <  
    #T3dfVWv  
    6Q*Zy[=  
    xNOArb5e5  
    感兴趣的优化函数 u8Ak2:   
    • 效率满足（>95%） $H8B%rT]  
    • 信噪比不满足（<30db） N> jQe  
    • 杂散光不满足（>5% pt$\pQ  
     PK).)5sW  
    z;Jz^m-  
    {|{;:_.>  
    W\Df:P {<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 L.?QZN%cN  
           ~J:]cy)Q  
    cXod43  
    ?>/9ae^Bw  
     %EH{p@nM&-  
    6m%#cP (6K  
    感兴趣的优化函数 )lZoXt_3  
    • 效率满足（>95%） Ms 3Sri  
    • 信噪比满足（<30db） :i9=Wj  
    • 杂散光满足（<5%） 0PD=/fh[  
    A9_} RJ9  
    11.总结 b[KZJLZ)  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %zz,qs)Eu  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ZA+w7S3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Fs(FI\^  
    • 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。 BIh^b?:zU  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 vzFo"  
     
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