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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。 )*^OPVt  
    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。 haEZp6Z  
    ?{@!!te@3v  
    2．模拟任务 7(A G]  
    =FtM;(\  
    ??$i*  
    DOE： nK?k<  
    相位型衍射 fw(j6:p  
    光束整形器 W G3mQ\k  
    直径：2mmx2mm YobC'c\~9  
    形状：圆形 8^P2GG'+-  
    相位级次：16     ;*>QG6Fh  
    _-|yCo  
    #whO2Mv  
    3.建模任务：入射光场 h|c:!VN@  
    +s+PnZ%0V  
    OVQxZ~uQ  
    高斯准直激光光束的光束参数  |(J ?#?  
    m 1'&{O:  
    • 波长：632.8nm cjy0s+>>  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ${TB2q}%  
    5fvUv"m  
    ;4S [ba1/  
     :uT fhr  
    4.建模任务：期望输出光场 DMK"Q#Vw  
    >"sKfiM)b  
    ~Me&cT8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: G +nY}c  
    6,g5To#vw  
    • FWHM-直径：0.5mm -Iruua7b  
    • 边缘宽度：50um 2t]! {L  
    • 效率：>95% 9|G=KN)P:  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 8,H#t@+MT  
    • 杂散光：<5% RBv=  
    9sO{1rF  
     0-t4+T  
    R+ #.bQg  
    5.设计方案 )K\k6HC.  
    g`~lIt [=  
    Be14$7r  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 J<5vs3[9  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 RqX4ep5j  
    ?^G$;X7B  
    X/;"CM  
     ('o; M:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 @|\s$L  
     ~qLhZR\g^  
    y?R <g^A  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !g8.8(/t)  
    • 用户必须输入所需的信息 9%)& }KK|  
    - 入射场 &' Nk2{  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） b]s1Q ]V  
    - 系统参数 xt<, (4u  
    - 制造条件 ,rl <ye*&  
    "'H7F ,k'  
     t-<[._:+  
    <8z[,X}bM  
    7.设计过程 bcx{_&1p  
    %BYlbEx  
    Kz*AzB  
    }~\].I6  
    woH3?zR  
    {If2[4!z  
    -Bwu$$0  
    设计和优化过程由两步完成： z_,]fd=o  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `w+9j-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rbJ)RN^.  
     o}^vREO  
    8.系统模拟 W!Ct[t  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。  9jzLXym  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S,<.!v57  
    • 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。 H R!>g  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^%OH}Z`ly  
    r0$9c  
     !\k#{ 1[!  
    sxQ,x/O  
    9. 初始几何光学设计的结果 4[EO[x4C  
    hjp?/i%TQ  
    Z FrXw+  
    {^19.F  
    fvBC9^3  
    感兴趣的优化函数 mBgx17K/-_  
    • 效率满足（>95%） *1$~CC7  
    • 信噪比不满足（<30db） A[,"jh  
    • 杂散光不满足（>5% <!HD tN  
     9 0if:mYA  
    m&z %kVsg]  
    U+A(.+d.  
    .N><yQ-j3'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ~i&< !O&  
           8Carg~T@  
    SFPIr0 u  
    vFvu8*0  
     68br  
    =/'*(\C2  
    感兴趣的优化函数 Eq.zCD8A  
    • 效率满足（>95%） Pc ?G^ Xol  
    • 信噪比满足（<30db） 3$G25=eN  
    • 杂散光满足（<5%） ^EBM;&;7  
    {kO:HhUg  
    11.总结 M,U=zNPnk  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 cZ2, u,4  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "=TTsxyM6P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 \^W?   
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 l#f]KLv4N_  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 jJQfCOD$  
     
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