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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。 <Z9N}wY,8  
    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。 MNsgD3  
    ? Eh)JJt  
    2．模拟任务 4Awl  
    Mj-B;r  
    @`#"6y?  
    DOE： L9(!L$  
    相位型衍射 -S *MQA4  
    光束整形器 Rac4a@hZ  
    直径：2mmx2mm s4Y7x.-  
    形状：圆形 99..]  
    相位级次：16     >EIV`|b$h  
    ao.v]6a  
    ,daZ KxT  
    3.建模任务：入射光场 >Y[nU~w  
    )K^5+oC17  
    9W@ Tf  
    高斯准直激光光束的光束参数 X |X~|&j  
    <MoKTP-<  
    • 波长：632.8nm rJ}k!}G  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm E7UYJ)6]  
    ,mW-O!$3W  
    Hze~oAP+  
     L BP|  
    4.建模任务：期望输出光场 {pW(@4U  
    .jjv S  
    S) [$F}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: k->cqtG  
    N8w@8|KM  
    • FWHM-直径：0.5mm - d(RK_  
    • 边缘宽度：50um ;NeN2|I]  
    • 效率：>95% X7gtR|[  
    • 信噪比（SNR）：>30dB gw);b)&mx  
    • 杂散光：<5% b(.,Ex]  
    .ITR3]$  
     V;-YM W  
    A('_.J=  
    5.设计方案 >,. x'{  
    "vG~2J  
    KQ(7%W  
    • 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）。 G.#sX  
    • 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）。 -%#F5br%  
    IHlTp0?  
    woCFkO;'O  
     8h| 9;%  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =/jCDY  
     5L8)w5   
    A#P]|i  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 XKq}^M&gy  
    • 用户必须输入所需的信息 &;O)Dw  
    - 入射场 QL4BD93v  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） nd/.]"  
    - 系统参数 zgh~P^Z  
    - 制造条件 Pwh0Se5Z  
    *(sUz?t  
     KDzTe9  
    (jY -MF3  
    7.设计过程 pl.K*9+  
    wkwsBi  
    ^E3i]Oem  
    zU1[+JJY"{  
    Hkck=@>8H*  
    n!K<g.tjW  
     H*]B7?S  
    设计和优化过程由两步完成： $rG~0  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )m7 Yo  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 V!94I2%#x  
     O~WT$  
    8.系统模拟 _;1H2o2f  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (;o/2Q?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $ }D9)&f;  
    • 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。 M(_1'2  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lB Y"@N  
    _PR> <L_  
     bq<DW/  
    LT ZoO9O  
    9. 初始几何光学设计的结果 `>mT/Rmb@  
    1hQeuG  
    z sZP\  
    *&VqAc%qD  
    oMj;9,WK'  
    感兴趣的优化函数 L,B#%t  
    • 效率满足（>95%） v)a$;P%  
    • 信噪比不满足（<30db） s28rj6q  
    • 杂散光不满足（>5% (K(6`~  
     X_0Ta_u?T  
    9. 7XRxR^  
    'kz[Gh*8  
    C {GSf`D!T  
    10. 后续IFTA优化后的结果 0Q1s JDa.  
           8"\g?/  
    RI q9wD}4(  
    ZKv^q%92  
     UF)4K3X  
    BrQXSN$i  
    感兴趣的优化函数 'L"dM9#>  
    • 效率满足（>95%） smM*HDK  
    • 信噪比满足（<30db） 1~HR;cTv=  
    • 杂散光满足（<5%） :i4>&4j  
    HJn  
    11.总结 ~HH#aXh*  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 O#e'.n!rI  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 fA]b'8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 +H7lkbW  
    • 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。 ,KMt9 <  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Q@in?};  
     
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