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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。 yeMe2Zx  
    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。 XwfR/4  
    fq4uiFi<  
    2．模拟任务 *VH Wvj  
    H!6+x*P0  
    4c qf=  
    DOE： O)DAYBv^  
    相位型衍射 $=ESY>MO  
    光束整形器 P_b!^sq9  
    直径：2mmx2mm *FC|v0D  
    形状：圆形 8GRB6-.h  
    相位级次：16     `Kn+d~S4  
    ji\&?%(B  
    =HB(N|9_d  
    3.建模任务：入射光场 eh>FYx( S  
    .LDp.#d9r1  
    BPl% SL  
    高斯准直激光光束的光束参数 6xA xLZz<  
    vC^{,?@  
    • 波长：632.8nm WgG$ r  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm *>`6{0, 9  
    wv\V&U$  
    SkC.A ?  
     Vugb;5Vl  
    4.建模任务：期望输出光场 ,j9?9Z7R  
    ,jtaTG.>  
    pr1bsrMuL  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 19-V;F@;  
    717G CL@  
    • FWHM-直径：0.5mm /2hRL yeAZ  
    • 边缘宽度：50um ^16zZ*  
    • 效率：>95% ycwkF$7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB fYzP4  
    • 杂散光：<5% o2hk!#5[4  
    3Ijs V5a  
     Vy|4k2  
    s? Xgo&rS_  
    5.设计方案 : 2$*'{mM  
    ?=^\kXc[  
    VXlAK(   
    • 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）。 GKOl{och  
    • 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）。 BX6kn/i  
    #D%6b  
    U* c'xoP  
     #U7pT!F x  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &cJ?mSI  
     ~'0ZW<X.  
    2_6ON   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 qX; F+~  
    • 用户必须输入所需的信息 _ WPt zL  
    - 入射场 \x\N?$`ANc  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） GQJ4d-w  
    - 系统参数 80 T2EN:$  
    - 制造条件 kM1N4N7  
    (fr=N5   
     _ h1eW9q  
    CWRB/WH:  
    7.设计过程 !4FOX>|L@  
    L|:CQ  
    (9TSH3f?  
    &l!T2PX!  
    &zJ\D`\,O  
    NI.ROk1{+4  
    Iz-mUD0;  
    设计和优化过程由两步完成： $$W2{vr7+  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~tV7yY|zr  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 'RF`XX  
     -:"KFc8A  
    8.系统模拟 ,6pGKCUU:y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 X9SOcg3a  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8O(L;&h  
    • 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。 @D=%J!!*  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 t+q;}ZvG  
    : ir3u  
     :g' 'GqGZ  
    Y'bz>@1(  
    9. 初始几何光学设计的结果 Lj#xZ!mQS  
    nCp_RJu  
    /V`SJ"  
    N{&Lo}6F  
    /':64#'  
    感兴趣的优化函数 WiB~sIp  
    • 效率满足（>95%） /DyeMCY-  
    • 信噪比不满足（<30db） QxxPImubB  
    • 杂散光不满足（>5% g6P^JW}.  
     QG~6mvD  
    Njr;Wa.r+  
    Zlh 2qq  
    ,Wu$@jD/ ]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 njZ vi}m~  
            bKK'U4  
    )!cucY  
    =3A4.nW  
     ~Dz:n]Vk/  
    L-rV+?i`6f  
    感兴趣的优化函数 .boB b<  
    • 效率满足（>95%） :4Nv6X61  
    • 信噪比满足（<30db） Y<(7u`F  
    • 杂散光满足（<5%） GYiL}itD=3  
    g-_=$#&{  
    11.总结 TQNdBq5I6  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 D.%%D%AdB  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Tp{ jR<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 im9EV|;  
    • 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。 k\;D;e{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~TXu20c  
     
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