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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。 D wtvtglqV  
    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。 ?j|i|WUD  
    DR c-L$bD  
    2．模拟任务 ,/Usyb,`  
    ,%4~ulKMn  
    :vo#(  
    DOE： hreG5g9{  
    相位型衍射  Ds@nuQ  
    光束整形器 M'>8P6O  
    直径：2mmx2mm _<m yM2z  
    形状：圆形 a"bael  
    相位级次：16     >4iVVs  
    XZH\HK)K-]  
    /pYp, ak  
    3.建模任务：入射光场 ^\3r}kJ0Lp  
    dQ`=CIr  
    &{z RuF  
    高斯准直激光光束的光束参数 7I;A5f  
    1|/-Ff"1@  
    • 波长：632.8nm _4-UM2o;  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ?v@pB>NZ  
    Qf.]Mw?Bm  
    +V;@)-   
     Su*f`~G];  
    4.建模任务：期望输出光场 rGUu K0L&  
    .g8db d  
    l invK.Lf  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Z,JoxK2"  
    ]aI   
    • FWHM-直径：0.5mm w7`09oJm  
    • 边缘宽度：50um hyVBQhk  
    • 效率：>95% e763 yd  
    • 信噪比（SNR）：>30dB (pT 7m  
    • 杂散光：<5% 2e| m3  
    'H8;(Rw  
     LyNLz m5  
    ?*dt JL  
    5.设计方案 "U o~fJ  
    xjH({(/B>a  
    0.z\YTZ9  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 D V=xqC6}  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 :e!3-#H  
    ,ocAB;K  
    7 (pl HW|  
     DTo P|P  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (Q[(]dfc  
     vNSeNS@jxC  
    D]NJ ^.X  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 x't@Mc  
    • 用户必须输入所需的信息 f`bRg8v  
    - 入射场 &\L\n}i-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :7[4wQDt4  
    - 系统参数 SI9PgC  
    - 制造条件 Jm[_X  
    #j4jZBOTM  
     ='Fh^]*5  
    Wo+^R%K' 4  
    7.设计过程 qt`HP3J&  
    ]*TW%mY  
    h42dk(B  
    nl+8C}=u  
    82KWe=  
    f(E[jwy  
    5KC Zg'h  
    设计和优化过程由两步完成： /j"aOLL|  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 bTc^ huP  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "5b4fQ;x  
     n0%5mTUN  
    8.系统模拟 o|Kd\<rY  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 bu,xIT^  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 b:(t22m#?  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 DsCbMs=Y  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \W+Hzf] W#  
    G0b##-.'^  
     !P@4dG  
    P 9?I]a)G  
    9. 初始几何光学设计的结果 ra}t#Xt`  
    SdNxSD$Q  
    ~'VVCtA  
    S0H|:J  
    9O|k|FD  
    感兴趣的优化函数 +@qIDUiF3  
    • 效率满足（>95%） sOhKMz  
    • 信噪比不满足（<30db） Wiere0 2*  
    • 杂散光不满足（>5% $/"QYSF  
     NKMVp/66D  
    &x)nK  
    jQ3&4>gj  
    EpB3s{B"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 _3zJ.%  
           9{CajtN  
    m ;{(U Z  
    Sv t%*j  
     k%?qN,Cl  
    MN[D)RKh;  
    感兴趣的优化函数 c]A @'{7  
    • 效率满足（>95%） tu6<>  
    • 信噪比满足（<30db） .s\_H,  
    • 杂散光满足（<5%） m*vz   
    R#4f_9e<Z  
    11.总结 `Ln1g@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 <{IeCir  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 0y3C />a  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 UL]zuW/  
    • 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。 5,9cD`WR^  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 {=6CL'_  
     
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