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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。 L5MzLE&~  
    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。 v+9 9 -.  
    >M&3Y XC  
    2．模拟任务 'uy/o)L  
    fFQ|T:vm  
    k5]j.V2f  
    DOE： iYC9eEF  
    相位型衍射 .bio7c6  
    光束整形器 Hc`A3SMR  
    直径：2mmx2mm 8V~vXnkM  
    形状：圆形 2;w*oop,O  
    相位级次：16     dO%W+K  
    7g3 >jh  
    j&k6O1_  
    3.建模任务：入射光场 !>:?rSg*  
    2#k5+?-c61  
    oY, %Iq  
    高斯准直激光光束的光束参数  O#I1V K  
    kZ"BBJ6w  
    • 波长：632.8nm d^`?ed\1  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !W?gR.0$=  
    -lv)tHs<  
    p) +k=b  
     /&4U6a  
    4.建模任务：期望输出光场 c*~]zR>s!  
    4WK3.6GN  
    V*~Zs'L'E  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: uG<}N=  
    f7}*X|_Y  
    • FWHM-直径：0.5mm M9f35 :  
    • 边缘宽度：50um {AQ=<RDRF  
    • 效率：>95% c%qv9   
    • 信噪比（SNR）：>30dB Rn@# d}  
    • 杂散光：<5% G$sA`<<  
    <m'ow  
     +]Y,q w  
    Od|$Y+@6  
    5.设计方案 TjG4`:*y#m  
    Fgh]KQ/5  
    z<5m fAm  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 3)RsLI9  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 '}9JCJ  
    h;0S%ZC  
    N 8-oY$*  
     SV(]9^nW  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 twx[ s$O'b  
     0P]E6hWgg  
    vI@%Fg+D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 GQ-Rtn4v  
    • 用户必须输入所需的信息 )YqXRm  
    - 入射场 > %KuNy{  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） !Ta>U^ 7  
    - 系统参数 LlSZr)X  
    - 制造条件 %!1Q P[}K  
    m1*O0Tg]"  
     dc rSz4E|>  
    KSrx[q  
    7.设计过程 |ely|U. Tf  
    l\n@cQR  
    hh[jN 7K  
    k]I0o)+O.  
    wT{nu[=GH*  
    ,tg0L$qC  
    3Gip<\$v  
    设计和优化过程由两步完成： b?'yAXk  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +U3m#Y)k  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 mbueP.q[?  
     SZXY/~=h  
    8.系统模拟 M^]cM(swK5  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 l(#)WWr+  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9cj9SB4  
    • 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。 y(xJT j  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 G}G#i`6o  
    mN19WQ(r  
     ~B(6+~%  
    wLH] <k  
    9. 初始几何光学设计的结果 Zg.&V  
    E^ SH\5B  
    ^) s2$A:L  
    NW&b&o  
    GbaEgA'fa  
    感兴趣的优化函数 @#-q^}3  
    • 效率满足（>95%） X ' "SVO.  
    • 信噪比不满足（<30db） `FC(  
    • 杂散光不满足（>5% HC}YY2  
     ih;]nJ]+-  
    W}]%X4<#rN  
    eh5gjSqx  
    *v3]}g[<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 s]JF0584  
           9uQ 4u/F  
    \R;`zuv   
    8M`#pN^  
     QD>"]ap,o  
    go<W( ,O  
    感兴趣的优化函数 1{r)L{]  
    • 效率满足（>95%） q+vx_4  
    • 信噪比满足（<30db） yu/`h5&*  
    • 杂散光满足（<5%） [`):s= FC  
    X<%Q"2hW  
    11.总结 _}En/V_  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %$Aqle[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _n` a`2C|m  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 byfJy^8G  
    • 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。 <N9[?g)  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 y7i*s^ys{  
     
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