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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。 ib)AC,LT  
    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。 |b:91l  
    H#j Z'I  
    2．模拟任务 z@em1W0?Z  
    sv?Lk4_  
    o]*#|4-  
    DOE： 6>B_ojj:  
    相位型衍射 |d8x55dk  
    光束整形器 ;7 Y4 v`m  
    直径：2mmx2mm R k).D 6  
    形状：圆形 <O?UC/$)7  
    相位级次：16     | sio:QP  
    S+(-k0  
    (>Tq  
    3.建模任务：入射光场 v= I 'rx  
    f'<MDLl  
    &ahZ_9Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 6>Szxkz  
    wtw  
    • 波长：632.8nm H#;-(`F  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm AlRng& o~  
    fgSe]q//  
    AR-&c 3o  
     }[OOkYF#r  
    4.建模任务：期望输出光场 "R/Xv+;  
    Z>H y+Q4  
    kW@,P.88  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: B@W`AD1^{  
    <X_I`  
    • FWHM-直径：0.5mm }XiV$[xHd  
    • 边缘宽度：50um ,D`iV| (  
    • 效率：>95% IA XoEBlMs  
    • 信噪比（SNR）：>30dB zLxO\R!d  
    • 杂散光：<5% -C|1O%.  
    ]D;X"2I2'b  
     t:G67^<3  
    $*`=sV!r  
    5.设计方案 q^_PR|  
    >wpC45n)9N  
    T.sib&R  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 CcZ\QOet&C  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ,5_Hen=PI  
     S=o1k  
    ljij/C=  
     (*Jcx:rH  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 X;I;CZ={  
     L+&eY?A  
    y[s* %yP3l  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .}>DEpc:n  
    • 用户必须输入所需的信息 %!G]H   
    - 入射场 VE<&0d<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） t@TBx=16  
    - 系统参数 xi.L?"^/!  
    - 制造条件 .'q0*Pe  
    ]iyJ>fC  
     #mNM5(o  
    h$Z_r($b  
    7.设计过程 s^]F4'  
    MHv2r  
    Xq9n-;%zL  
    Su0[f/4m.Q  
    QGYO{S  
    s 9,?"\0Zm  
    I&oHVFY+  
    设计和优化过程由两步完成： %8)GuxG*  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 J2BW>T!tuw  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]}_@!F)  
     =#AeOqs( q  
    8.系统模拟 G] -$fz  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (=d%Bn$6b  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 uM\(#jZ  
    • 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。 R$<LEwjSw  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 I@l' Fx  
    bY4~\cP.  
     >;N0( xB  
    W 2VH?-Gw  
    9. 初始几何光学设计的结果 =y; tOdj  
    GoI3hp(  
    NJG-~ w  
    X&1R6 O  
    l  I&%^>  
    感兴趣的优化函数 uP\?y(= "  
    • 效率满足（>95%） #:{Bd8PS  
    • 信噪比不满足（<30db） pm+_s]s,  
    • 杂散光不满足（>5% 5eI3a!E]O  
     qm-G=EX  
    fLj#+h-!  
    d&: ABI  
    Iz/o|o]#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 iV!o)WvG,F  
           _L mDF8Q(  
    / c1=`OJ  
    [HJ^'/bB'  
     z116i?7EnV  
    b{|Ha3;w  
    感兴趣的优化函数 G3HmLz  
    • 效率满足（>95%） uV r6tb1  
    • 信噪比满足（<30db） Y_3 {\g|x  
    • 杂散光满足（<5%） Bb^CukS:  
    S) /(~  
    11.总结 SomA`y+ERn  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6Y^UC2TBs  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !/W[6'M#p  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 a"^0;a  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 m}\G.$h4  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 3 8>?Z ]V  
     
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