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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。 Pe3o;mx  
    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。 13x p_j  
    ncT&Gr   
    2．模拟任务 1bwOm hkS  
    X!EP$!  
    T]~ xj4  
    DOE： 5`p.#  
    相位型衍射 Slc\&Eb  
    光束整形器 o?Oc7 $+u  
    直径：2mmx2mm AFwdJte9e  
    形状：圆形 + mT_QsLEv  
    相位级次：16     AH~E)S  
    O?#7N[7  
    .8JTe 0  
    3.建模任务：入射光场 \ @2R9,9E  
    Ab.(7GFK  
    U|R_OLWAg  
    高斯准直激光光束的光束参数 KF:78C  
    ~*];pV]A[  
    • 波长：632.8nm BnF^u5kv%  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm & wDs6xq  
    X%x*f3[  
    g *+>H1}  
     mj7#&r,1l  
    4.建模任务：期望输出光场 $VOF Oc  
    \1M4Dl5!  
    QQc -Ya!v  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: W ]8 QM1$  
    ('+d.F[109  
    • FWHM-直径：0.5mm 44j*KsBf  
    • 边缘宽度：50um &s>Jb?_5Mx  
    • 效率：>95% M x" \5i  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;L ^o*`  
    • 杂散光：<5% k)TpnH! "  
    7D_=  
     +^F Zq$NP  
    )J(6xy  
    5.设计方案 4 s9LB  
    &m;*<}X  
    n|yO9:Uw<  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 C~exi[3  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 w7&A0M  
    ZXPX,~ 5o  
    #}5uno  
     (A.C]hD  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (+hK%}K>  
     _ jlRlt  
    j3ls3H&  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +:/%3}`  
    • 用户必须输入所需的信息 b" [|:F>P  
    - 入射场 HTTC TR  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） pT6$DB#  
    - 系统参数 -yNlyHv9  
    - 制造条件 Zx>=tx}  
    $3kH~3{]  
     Q\0'lQJdy  
    ?:9"X$XR  
    7.设计过程 sV*H`N')S  
    t sRdvFFq  
    lH~[f  
    G=bCNn<  
    ~pky@O#b  
    u:  
    'dc#F3  
    设计和优化过程由两步完成： u_Z+;{]Pj  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1G`Pmh@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 tfWS)y7  
     :[d9tm  
    8.系统模拟 bW+:C5'  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %!#azI  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 a?oI>8*  
    • 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。  4Wp=y  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X"*5+* z]  
    w&.a QGR#  
     oxtay7fx  
    I5W~g.<6  
    9. 初始几何光学设计的结果 #4;wjcGWw  
    tX~w{|k  
    EKN~H$.  
    (^>J&[=  
    K:WDl;8 (d  
    感兴趣的优化函数 sa8Vvzvo.  
    • 效率满足（>95%） ue>D 7\8  
    • 信噪比不满足（<30db） :rP=t ,  
    • 杂散光不满足（>5% \GU<43J2uo  
     UC$ppTCc?  
    $<OD31T  
    TkF[x%o  
    l%=;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ^=*;X;7  
           5~S5F3  
    |1Z)E+q*:  
    @PIp* [7oC  
     NX&_p!_V  
    wdoR%b{M  
    感兴趣的优化函数 -I%5$`z  
    • 效率满足（>95%） gI`m.EH}}N  
    • 信噪比满足（<30db） *=xr-!MEk  
    • 杂散光满足（<5%） ?r!o~|9|  
    2>59q$ |  
    11.总结 og>uj>H&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 x|29L7i  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 M UwMb!Z.s  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 h>bx}$q  
    • 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。 7PF%76TO  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 VS|2|n1<6  
     
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