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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。 JI@~FD&  
    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。 (:M6*RV  
    tAbIT;>  
    2．模拟任务 y#YCc{K [  
    K31Fp;K  
    @b-?KH  
    DOE： S#2 'Jw  
    相位型衍射 klv^310  
    光束整形器 %D e<H*  
    直径：2mmx2mm DCP "  
    形状：圆形 tH17Z  
    相位级次：16     q'",70"\  
    Lu1>A {et  
    aH,0+|  
    3.建模任务：入射光场 @fbvu_-].  
    nb(#;3DQ  
    zSDiJ$Xk  
    高斯准直激光光束的光束参数 pr@8PD2%  
    pd>EUdbrp&  
    • 波长：632.8nm 78y4nRQ*  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [<8<+lH=P  
    )k0bP1oGS  
    V u;tU.  
     (O /hu3  
    4.建模任务：期望输出光场 NVJvCs)3f  
    0y2iS' t  
    2$\Du9+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: B@.U\.  
    +%'0;  
    • FWHM-直径：0.5mm mZMLDs:  
    • 边缘宽度：50um qhLe[[>  
    • 效率：>95% EDL<J1%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ,i,f1XJ|  
    • 杂散光：<5% yd`.Rb&V  
    evu@uq  
     Tet,mzVuu  
    j~Rh_\>Q  
    5.设计方案 J|,| *t  
     =Lp0i9c  
    G)'cd D1  
    • 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）。 -L1{0{Z  
    • 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）。 HO & #Lv  
    vseuk@>  
    A%%WPBk{O  
       7&l  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 _oe2 pL&  
     !oM 1  
    *gVRMSrx4  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 3 T& m  
    • 用户必须输入所需的信息 DQKhR sC  
    - 入射场 khW3z*e#  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） jNrGsIY$  
    - 系统参数 eX;"kO  
    - 制造条件 z`f1|Ok  
    m:X;dcq'3  
     6M259*ME  
    80axsU^H0  
    7.设计过程 OC"W=[Myl  
    ^om(6JL2  
    a?\ Au  
    e @=Bl-  
    ^ 8egn|  
    8 :Z3Q  
    WAkKbqJV  
    设计和优化过程由两步完成： ,%>/8*  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b_cD >A  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 3ef]3  
     .P-@ !Q5*  
    8.系统模拟 95?$O~I  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 tb{l(up/a  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 b~%(5r.  
    • 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。 zcP_-q]1  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 V mKMj'  
    U1J?o #(  
     QTtcGU  
    W}a&L  
    9. 初始几何光学设计的结果 BEifUgCh  
    N\<M4 fn  
    Rf2;O<  
    vYrqZie<  
    /_aFQ>.4n  
    感兴趣的优化函数 l9#M`x9  
    • 效率满足（>95%） 1Cp5a2{  
    • 信噪比不满足（<30db） $WrDZU 2z  
    • 杂散光不满足（>5% @ 5|F:J  
     iS=} | 8"  
    iI&J_Y{1a_  
    EcBSi995dj  
    wM_k D  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4^  $  
           b":cj:mxL  
    LIirOf~e;!  
    5Y_)%u  
     :hCp@{  
    cZ%weQa#N)  
    感兴趣的优化函数  ()=  
    • 效率满足（>95%） UR:cBr  
    • 信噪比满足（<30db） GC~Tfrf=r  
    • 杂散光满足（<5%） jrZM  
    u ;f~  
    11.总结 *<"xF'C  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Q V4{=1A  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 lLS`Ln)"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 aQ46euth  
    • 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。 Ef:.)!;jy  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 8;-a_VjA)  
     
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