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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。 |0&S>%=  
    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。 3 !,%;Vz=  
    uk1IT4+  
    2．模拟任务 ~_raI7,  
    ,Xn%-OT  
    ={fi&j  
    DOE： Pwq} ;+  
    相位型衍射 MwuH.# Ez  
    光束整形器 ESs)|t h  
    直径：2mmx2mm {e~d^^N5  
    形状：圆形 DxYu   
    相位级次：16     ;'h7 j*6  
    (p. 5J  
    78X;ZMY  
    3.建模任务：入射光场 u7/M>YJ`T  
    K|B1jdzL  
    WMg#pLc#  
    高斯准直激光光束的光束参数 ?832#a?FZ;  
    cq0jM;@d  
    • 波长：632.8nm Xbz}pAnj  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm p?}Rolk7  
    &~k/G  
    9orza<#  
     +@!9&5S A  
    4.建模任务：期望输出光场 SQeQ"k|P%  
    ]\jhtC=2  
    ,^+3AT  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: F/!C=nS  
    $/D@=P kc  
    • FWHM-直径：0.5mm 9A6ly9DIS  
    • 边缘宽度：50um y,%w`  
    • 效率：>95% ^)SvH  
    • 信噪比（SNR）：>30dB sOHh&e  
    • 杂散光：<5% H[Qh*pq2  
    >uQ!B/C!  
     Yux7kD\c  
    DF|qNX  
    5.设计方案 )X@(>b{  
    5B51^"  
    kh`X92~  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 4 Hu+ljdjB  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 _r ajm J  
    LJBoS]~  
    M0^r!f>O  
     M~@\x]p >  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Db2G)63  
     `dj/Uk  
    xOkf 9k_  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xUG|@xIwc  
    • 用户必须输入所需的信息 :!3P4?a  
    - 入射场 vbSz&+52;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6!bf,T]  
    - 系统参数 =B; )h  
    - 制造条件 ~:JKXa?  
    5B(|!Xq;I  
     "e_ED*  
    ftK.jj1:  
    7.设计过程 !D  
    :?60pu=  
    >s1HQSe66  
    wngxVhu8Ld  
    {2V=BDS|?K  
    T *$uc,  
    p<jHUG4?'  
    设计和优化过程由两步完成： E P<U:F  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 j Sddjs  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 vK6bpzI 3  
     C#gQJ=!B  
    8.系统模拟 D]4?UL  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 +[cm  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 hwexv 9""  
    • 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。 Vv zd>yII  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 s$RymM  
    q6osRK*20  
     yLI=&7/e@  
    |ejrE,~1vb  
    9. 初始几何光学设计的结果 0ai4%=d-  
    wl! 'Bck=  
    M>0~Ek%3  
    +|o -lb  
    X.JB&~/rO  
    感兴趣的优化函数 bf}r8$,  
    • 效率满足（>95%） /0(4wZe~?  
    • 信噪比不满足（<30db） | WDX@Q  
    • 杂散光不满足（>5% RzyEA3L'  
     EkJo.'0@  
     *A_  
    u_mm*o~)g  
    >+8mq]8^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8o~\L= l  
           X_=oJi|:  
    XLM 9+L  
    |>[w $  
     ^up*KQ3u\  
    ==IL63  
    感兴趣的优化函数 71f]KalqL  
    • 效率满足（>95%） V @8X .R>  
    • 信噪比满足（<30db） OY?uqP}c  
    • 杂散光满足（<5%） CNP?i(Rk  
    J_`.w  
    11.总结 |4dNi1{Zd  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 $'e.bh  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  dedi6Brl  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 M`"2;  
    • 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。 Q,jlKgB 5:  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 h#;yA"j1&  
     
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