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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。 GCUzKf&  
    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。 x"Hi!h)v  
    f3+@u2Pv  
    2．模拟任务 /l,V0+p  
    y6lle<SIu  
    GB(o)I#h  
    DOE： 62&(+'$n  
    相位型衍射 v [_C^;  
    光束整形器 =-`}(b2N  
    直径：2mmx2mm "b!EtlT9  
    形状：圆形 ['MG/FKuv  
    相位级次：16     l!plw,PYC  
    ag-\(i;K]  
    ?Mg&e/^  
    3.建模任务：入射光场 HXTBxh  
    );wSay>%(  
    $T\z  
    高斯准直激光光束的光束参数 3%] %c6  
    gp:,DC?(  
    • 波长：632.8nm SsDe\"?Q  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm x?:[:Hf   
    &k /uR;yw  
    {q%wr*  
      $&96qsr  
    4.建模任务：期望输出光场 P"J(O<(1-:  
    Lt+ Cm$3  
    0Ii* "?s  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: %X Jv;|  
    ] ZGP  
    • FWHM-直径：0.5mm 1nb]~{l  
    • 边缘宽度：50um 7u!i)<pn  
    • 效率：>95% TKpka]nJ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ErK5iTSD  
    • 杂散光：<5% {H+~4XG  
    #Mt'y8|}$  
     4tR:O#($V  
    (PjC]`FK  
    5.设计方案 ZR<T\w  
    Kv'2^B  
    JzJS?ZF  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 0b9;v lGq$  
    • 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）。 <=A1d\   
    _ji"##K  
    3%Z:B8:<y  
     ~6z<tyD^  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 hPa:>e  
     PG<tic<?  
    m$ZPQ0X  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 f"zXiUV  
    • 用户必须输入所需的信息 C fKvC  
    - 入射场 bI 3o|  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6]yYiz2Xn  
    - 系统参数 FUic7>  
    - 制造条件 TU4"7]/{M  
    > 4>!zZ  
     fr$E'+l)  
    :DTKZ9>2D  
    7.设计过程 7U> Xi'?  
    DT`TA#O  
    ,U+y)w]ar  
    C?jk#T  
    {.=089`{  
    a>x3UVf_  
    K' xN>qc  
    设计和优化过程由两步完成： DD`Bl1)  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 e^)+bmh  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 InnjZ>$  
     +eSNwR=  
    8.系统模拟 5+*MqO>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (- `h8M  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 A)9OkLrc  
    • 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。 !"~x.LX \  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !sWKi)1  
    w& yK*nBK  
     F?#^wm5TZ  
    6)i4&  
    9. 初始几何光学设计的结果 P_S^)Yo  
    .)L%ANf  
    "mlVs/nsyG  
    &)[?D<  
    f]Jn\7j4  
    感兴趣的优化函数 W^{zlg  
    • 效率满足（>95%） XpWcf ([  
    • 信噪比不满足（<30db） dm8N;r/w  
    • 杂散光不满足（>5% 2P3,\L  
     L?_'OwaY  
    O@*^2, 6  
    RCM;k;@8V  
    cu{c:z~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 rCt8Q&mzf  
           ZfMDyS$.  
    c>I(6$  
    :;Z?2P5i  
     7A6Qrfw  
    PkM]jbLe8  
    感兴趣的优化函数 I'6 wh+  
    • 效率满足（>95%） L=g(w$H  
    • 信噪比满足（<30db） Rq`B'G9|c  
    • 杂散光满足（<5%） mhh^kwW  
    {}gx;v)  
    11.总结 JZ=ahSi  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2F5*C  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 lICpfcc(+  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :g&9v_}&K{  
    • 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。 \ @XvEx%  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }eKY%WU>O  
     
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