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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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    离线infotek
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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。 o=2y`Eq  
    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。 GjA;o3(  
    /9WR>NUAO  
    2．模拟任务 n}yqpW!%n  
    ~OEP)c\k  
    `W8GfbL  
    DOE： )=X8kuB~  
    相位型衍射 Y2w 9]:J  
    光束整形器 W]n%$a  
    直径：2mmx2mm ;{ Y|n_  
    形状：圆形 +MeEy{;  
    相位级次：16     . c+RFX@0  
    Vcl"qz@Fj  
    oG5JJpLT  
    3.建模任务：入射光场 ab' f:  
    y8wOJZ<K  
    >=i47-H  
    高斯准直激光光束的光束参数 -rlxxLT+  
    WFg'G>*  
    • 波长：632.8nm ~^IS{1  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm /H,!7!6>?  
    ,l` q  
    >GgX-SZ%  
     %"DEgI P  
    4.建模任务：期望输出光场 \p.Byso,  
    JMOQDo  
    xZL`<3?  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KC? hsID{  
    H4 & d,8:m  
    • FWHM-直径：0.5mm oyJ/Oe {  
    • 边缘宽度：50um ALwkX"AN  
    • 效率：>95% IX^k<Jqr  
    • 信噪比（SNR）：>30dB >3X!c"#l  
    • 杂散光：<5% V4 Pf?g  
    }jfU qqFd  
     3b{8c8N^  
    mhp5}  
    5.设计方案 T8ZBQ;o  
    f| 3`8JU  
    >RBq&'f  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Nd#t !=  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Yk:fV&]  
    0;3;Rs  
    PQXyu1  
     q[1H=+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1p23&\\~  
     ]^&DEj{  
    rr*",a"}m  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 E[t\LTt*n  
    • 用户必须输入所需的信息 N*lq)@smq  
    - 入射场 av gGz8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） RV^2[Gdi  
    - 系统参数 ph30/*8  
    - 制造条件 \h :Rw|  
    g 6>R yjN  
     /,/T{V[  
    + yS"pOT  
    7.设计过程 Nt&}T  
    u-pE ;|  
    JQsS=m7Et  
    } ~=53$+  
    s:R>uGYOd  
    Zx55mSfx:  
    hof$0Fg  
    设计和优化过程由两步完成： GfJm&'U&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 %6L!JN  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _"a(vfl#  
     ;#3!ZB:}  
    8.系统模拟 lV`y6{o#T  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 \?GUGs  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 sryujb.,  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 6H VS0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Zj~tUCc  
    E7^tU416  
     (Y, @-V  
    RE oFP;H~  
    9. 初始几何光学设计的结果 y= cBpC  
    @6 gA4h  
    >B skw2  
    Y$Js5K@F  
    X  LA  
    感兴趣的优化函数 5p94b*l  
    • 效率满足（>95%） 5^GUuFt5m  
    • 信噪比不满足（<30db） M)I&^mm39  
    • 杂散光不满足（>5% ?*4&Z.~J  
     k2<VUeW5  
    *FK!^Y  
    o*f7/ZP1o  
    lx U}HM  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Cg}cD.  
           0RYh4'=F  
    [*vk&  
    }n:'@}  
     l]T|QhiVd  
    <z%zz c1s  
    感兴趣的优化函数 YmB z$  
    • 效率满足（>95%）  7I^(v Q  
    • 信噪比满足（<30db） !ygh`]6V  
    • 杂散光满足（<5%） RQ9fA1YP  
    ztgSd8GGE  
    11.总结  Cj_cu  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9d#-;qV  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 '2uQ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 IA$:r@QNx8  
    • 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。 .FqbX5\p,  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 wcsUb 9(  
     
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