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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。 J@X'PG< 6B  
    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。 )5U[o0td  
    .dQQoyR+O  
    2．模拟任务 Zx  bq  
    !\L/[:n  
    meks RcF  
    DOE： -'BA{#e}L  
    相位型衍射  S"$m]  
    光束整形器 u[/m|z  
    直径：2mmx2mm MR<;i2p  
    形状：圆形 Ej>g.vp8I  
    相位级次：16     lBFMwJU)  
    z` FCs,?K  
    Za8#$`zq  
    3.建模任务：入射光场 J8)#PY[i4  
    ' n$ %Ls}S  
    Fa_VKAq  
    高斯准直激光光束的光束参数 Xo*%/0q'  
    {aJJ `t  
    • 波长：632.8nm ~Oq +IA~9  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm pd8Nke  
    9*=W-v  
    -s$F&\5by  
     /<8N\_wh  
    4.建模任务：期望输出光场 z7Eg5rm|QZ  
    Bv. `R0e&  
    9>rPe1iv  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: T%n2$  
    A7`1-#  
    • FWHM-直径：0.5mm ${nX:!)  
    • 边缘宽度：50um #\ n8M  
    • 效率：>95% 'fNKlPMv4D  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 0,Y5KE{  
    • 杂散光：<5% JA_BKA  
    SdwS= (e6  
     VA%Un,5h  
    ]$\|ktY!  
    5.设计方案 =)` p_W  
    R &4Z*?S  
    xvSuPP4 m  
    • 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）。 ZzBQe  
    • 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）。 WJ9 cZL  
    ?EK?b s  
    ~/ilx#d  
     f5==";eP  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 h"[+)q%L  
     l-$uHHyu*  
    Z@%HvB7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 p/ >`[I  
    • 用户必须输入所需的信息 5pRV 3K{H  
    - 入射场 Q;J`Q wkH  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） I]y.8~xs  
    - 系统参数 mTEx,   
    - 制造条件 }Lw>I94e  
    !'*csg  
     T}=>C+3r  
    {?}*1,I  
    7.设计过程 #vqo -y7@  
    @IP)S[^' t  
    5+jf/}t A  
    n7YEG-J  
    *79m^  
    kY&h~Q  
    KB!|B.ChN(  
    设计和优化过程由两步完成： Vax^8 -  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 vHE^"l5v  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 OLj\-w^  
     <x),,a=X  
    8.系统模拟 on7I l  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <(e8sNe  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 kz S=g|_  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 #s%-INcR  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ow'lRHZ  
    56Z\-=KAU  
     )*d W=r/$V  
    Wi}FY }f  
    9. 初始几何光学设计的结果 Q9`QL3LQD  
    {A o,t+j  
    5')8r ';,  
    WWZ9._  
    V8~jf-\$b  
    感兴趣的优化函数 x4#T G  
    • 效率满足（>95%） Jj^GWZRu  
    • 信噪比不满足（<30db） !"TZ:"VZU  
    • 杂散光不满足（>5% 9Of FM9(:  
     X+n`qiwq  
    S? 0)1O  
    }p9F#gr  
    J%]D%2vnk`  
    10. 后续IFTA优化后的结果 'iLH `WE  
           8%~t  
    FCc=e{  
    3v!~cC~cI  
     gX?n4Csy'  
    G8Y+w  
    感兴趣的优化函数 Us~ X9n_F  
    • 效率满足（>95%） )Os Lrq/  
    • 信噪比满足（<30db） 7CB#YP?E  
    • 杂散光满足（<5%） 8)\M:s~7&  
    ]^\8U2q}  
    11.总结 Q:|w%L*E  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 hD<f3_k  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 s-V SH  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 mi2o1"Jd$`  
    • 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。 ".~{:=  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7nHTlI1 b  
     
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