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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。 `L1,JE` q  
    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。 uF ?[H -y  
    qxL\G &~  
    2．模拟任务 3JazQU  
    ,Oo`*'a[o7  
    I-#H+\S  
    DOE： ts]e M1;  
    相位型衍射 1 ZdB6U0  
    光束整形器 KE?t?p  
    直径：2mmx2mm %nA})nA7=  
    形状：圆形 i~B?p[  
    相位级次：16     -I< >Ab  
    -D^I;[j_  
    5Xy(za  
    3.建模任务：入射光场 ,67Q!/O  
    _nGx[1G( 5  
    So%X(, |  
    高斯准直激光光束的光束参数 >P6"-x,["  
    ]8G 'R-8}  
    • 波长：632.8nm K#"=*p,  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm yD[d%w  
    c:Ua\$)u3,  
    "be\%W+<  
     g[xoS\d  
    4.建模任务：期望输出光场 n ]%2Kx  
    7>hcvML  
    /2^L;#  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: iTxWXij  
    mF~T?L"  
    • FWHM-直径：0.5mm 0TN28:hcD  
    • 边缘宽度：50um ,BdObx  
    • 效率：>95% }U]jy  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ,05PYBc3  
    • 杂散光：<5% d_[H|H9i6  
    =vThtl/azD  
     MGdzrcF  
    5D s[?  
    5.设计方案 p.8bX  
    U32$ 9"  
    q~`hn(S  
    • 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）。 VFE@qX|  
    • 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）。 Ae5A@4  
    dCx63rF`G  
    d<c29Y  
     4:MvC^X~z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 rFzNdiY  
     k@xinK%O{  
    @ f[-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 <H64L*,5'7  
    • 用户必须输入所需的信息 R~<N*En~  
    - 入射场 VH7t^fb  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） hB [bth  
    - 系统参数 ]w*"KG!(  
    - 制造条件 "LlpZtw  
    fECV\Z  
     \zd[A~!  
    g{&5a(W&`  
    7.设计过程 (Ypy}  
    M+"6VtZH  
    'O a3 6@  
    E}wT5t;u  
    lHiWzt u  
    bRo<~ rp%  
    r3V1l8MV  
    设计和优化过程由两步完成： e;i 6C%DB  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }L0 [ Jo:  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 2V~E <K-  
     fY]"_P  
    8.系统模拟 # epP~J_f  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 fW = N  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 . 0dGS  
    • 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。  \? /'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 &l6@C3N$  
    z ]f(lwo{  
     j"Jf|Hq $  
    `%YMUBaI  
    9. 初始几何光学设计的结果 Ry95a%&/s  
    wx-\@{E  
    Kp7D I0~  
    'Agw~ &$  
    EPE_2a}  
    感兴趣的优化函数 @x `X|>&  
    • 效率满足（>95%） e&sH<hWR  
    • 信噪比不满足（<30db） c0wLc,)G  
    • 杂散光不满足（>5% [%k8l~ 6  
     NV5qF/<M  
    cGm3LS6]*  
    @ ]u@e4T  
    -9vNV:c  
    10. 后续IFTA优化后的结果 |GMo"[  
           bo<P%$(D  
    *VsGa<V  
    KHx2$*E_  
     AL":j6!OQ  
    =!-}q  
    感兴趣的优化函数 #ss/mvc3  
    • 效率满足（>95%） 4?Y7. :x  
    • 信噪比满足（<30db） NL]_;\ h  
    • 杂散光满足（<5%） 4dixHpq'  
    zgY VB}  
    11.总结 rC@VMe|0  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Bq$IBAot  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #E+ybwA  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 1v&!%9  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 lEl.'X$  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 bci]"uzB  
     
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