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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。 elG<k%/2  
    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。 8rMX9qTO@  
    mysetv&5  
    2．模拟任务 o;=l ^-  
    ]) rrG/3  
    w[ !^;#  
    DOE： L.2/*H#  
    相位型衍射 W'.s\e?gh  
    光束整形器 'C ~ y5j  
    直径：2mmx2mm ;+<&8.=,)  
    形状：圆形 :)_~w4&  
    相位级次：16     nM-h&na{s  
    Ju3*lk/j-  
    )d$glI+  
    3.建模任务：入射光场 -R%<.]fJ  
    L\&<sy"H  
    %9M~f*  
    高斯准直激光光束的光束参数 GA?87N  
    ywb4LKD  
    • 波长：632.8nm E !a|Xp  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Fx $Q;H!.  
    ld^=#]g  
    qZh1`\G  
     P  '>SmQ  
    4.建模任务：期望输出光场 |d*&y#kV  
    9XRZ$j}L  
    kIGbG;"_  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Wo7F  
    u)V#S:9]  
    • FWHM-直径：0.5mm 72X0Tq 4  
    • 边缘宽度：50um HE'2"t[a  
    • 效率：>95% -Y*bSP)\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Gu'rUo3Do  
    • 杂散光：<5% 3$m4q`J  
    <HJl2p N  
     7G\\{  
    md q;R*`  
    5.设计方案 d8m6B6 CW  
    =Uj-^qcE  
    "bm  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 X83 w@-$}  
    • 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）。 g q}I[N  
    >j'ZPwj^  
    ;}1xn3THCn  
     g+ MdHn[  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 #F*1V(!  
     fuA&7gNC  
    B"v.* %"&/  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _x? uU  
    • 用户必须输入所需的信息 V0%V5>  
    - 入射场 g=]u^&  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） g*F'[Z."  
    - 系统参数 Q^q1 ns;r  
    - 制造条件 KLL;e/Gf  
    x#Q>J"g  
     3T e^  
    u&9 r2R959  
    7.设计过程 <7n4_RlF!  
    2 OwV^-OG  
    q-`RI*1]  
    9!Ar`Io2@  
    9{$<0,?  
    pFm=y#!t  
    DF g,Xa#  
    设计和优化过程由两步完成： /MF! GM  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 l6~-8d+lfN  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]a! xUg!S  
     PZm:T+5H  
    8.系统模拟 `KCh*i  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~j#]tElb  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 V%_4%  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 z)xSN;x  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ?  BE6  
    "F}'~HWZp  
     :gB[O>'<m  
    <N`J`J-[  
    9. 初始几何光学设计的结果 E!Zx#XP1  
    GV^i`r^"  
    2<][%> '  
    x+h~gckLb  
    e+]6OV&+  
    感兴趣的优化函数 =;3fq-  
    • 效率满足（>95%） A 5+rd{k/  
    • 信噪比不满足（<30db） h8Xg`C\  
    • 杂散光不满足（>5% +R\vgE68  
     >rP#ukr5  
    b-Z4 Jo G  
    q\q=PB6r  
    _kdL'x  
    10. 后续IFTA优化后的结果 DEw8*MN  
           D!oc>K$B  
    &%2*Wu;  
    % ',F  
     R.s^o]vT  
    2~*Ez!.3  
    感兴趣的优化函数 k`{@pt.  
    • 效率满足（>95%） 2TES>}  
    • 信噪比满足（<30db） F*Z=<]<+  
    • 杂散光满足（<5%） ?6k}ii!c  
    ;),BW g  
    11.总结 t'~/$=9}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -3&G"hfK  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 m rJQ#  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /{{UP-  
    • 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。 jr /lk  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 H Y ynMP  
     
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