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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。 &p6^    
    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。 X'XH-E  
    )*I%rN8b   
    2．模拟任务 'Bb@K[=s  
    pSh$#]mZ`  
    l5fF.A7TT  
    DOE： a-Ef$(i_  
    相位型衍射 n9N '}z  
    光束整形器 ^#)M,.G^  
    直径：2mmx2mm Cv;\cI"&  
    形状：圆形 @!:_r5R~N  
    相位级次：16     nps"nggk  
    BLQD=?Q  
    ;gmfWHB<  
    3.建模任务：入射光场 CKgbb4;<m[  
    1?N$I}?  
    k=8LhO  
    高斯准直激光光束的光束参数 bhg OLh#  
    l<YCX[%E  
    • 波长：632.8nm {_<,5)c  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm rm nfyn  
    r]'Q5l4j6"  
    aq<QKn U  
     ;?'=*+'>  
    4.建模任务：期望输出光场 *zn=l+c  
    96.Vm*/7  
    I7/X6^/}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6K 6uB ~  
    kx_PMpc  
    • FWHM-直径：0.5mm EU@XLm6  
    • 边缘宽度：50um xPJ kadu  
    • 效率：>95% n`af2I2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 8 y+Nl&"V  
    • 杂散光：<5% wM#BQe3t#  
    1[Ffl^\ARp  
     *2tG07kI  
    }2-p= Y:6  
    5.设计方案 >i IUS  
    O)i]K`jk  
    *S$`/X  
    • 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）。 mbm|~UwD  
    • 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）。 875BD U  
    6a\YD{D] _  
    ZFsJeF'"  
     "-;l{tL  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 KB^i=+xr  
     |L"!^Y#=D  
    h]z>H~.<*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F6h|AF|"  
    • 用户必须输入所需的信息 7 /$s!pV  
    - 入射场 ~0~f  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） _Z|3qQ  
    - 系统参数 E?+MM0  
    - 制造条件 xHMbtY  
    sXaIQhZ  
     |vY0[#E8&  
     U|HF;L  
    7.设计过程 Qy+&N*k>  
    l[J'FR:  
    4z##4^9g  
    h&4f9HhS=  
    )|@ H#kv?  
    *1 [v08?!  
    P5*~ Wi`  
    设计和优化过程由两步完成： C'c9AoE5>  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +#c3Y ;JP  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rHWlv\+N n  
     o?$B<Cb"  
    8.系统模拟 IO\ >U(:vx  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 utvZ<zz`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0H-~-z8Y  
    • 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。 Aey*n=V4#F  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 CK+GD "Z$  
    a|x1aN 0  
     :2KLziO2  
    $`emP Hel  
    9. 初始几何光学设计的结果 u(s/4Lu  
    ZE*m;  
    6DFF:wrm&  
    WD^!G;}  
    !)(c_ uz  
    感兴趣的优化函数 vNhi5EU  
    • 效率满足（>95%） RG)!v6  
    • 信噪比不满足（<30db） -U?Udmov  
    • 杂散光不满足（>5% 9N[PZD  
     v){&g5djl  
    %\ i 7  
    \p-3P)U  
    UtF8T6PKdW  
    10. 后续IFTA优化后的结果 aF9p%HPDw  
           hwaU;>F  
    5;5DEMe  
    }T?0/N3y&  
     V^P]QQ\ )  
    3U<\s=1?X  
    感兴趣的优化函数 "i\rhX  
    • 效率满足（>95%） :[1^IH(sb  
    • 信噪比满足（<30db） 1 XAXokxj  
    • 杂散光满足（<5%） G $TLWfm  
    Vs-])Q?7J  
    11.总结 t?:}bw+m  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 7|IOn5  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 b3G4cO;t;  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 >xU$)uE&  
    • 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。 nVF?.c  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 HWJ(O/N  
     
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