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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。 &U7h9o H  
    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。 t`R{N1  
    C"%B >e  
    2．模拟任务 9qgs*]J  
    p>#q* eU5  
    %u_dxpx  
    DOE： Dln1 R[  
    相位型衍射 d3S Me  
    光束整形器 CC;^J-h/  
    直径：2mmx2mm \=]`X2Ld  
    形状：圆形 }p?67y/  
    相位级次：16     I|qhj*_C  
    }/,Rp/+7]  
    *Ms"{+C  
    3.建模任务：入射光场 g_N^Y  
    W&&|T;P<J  
    [u37 Hy_Gi  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~G-W|>  
    TA2ETvz^  
    • 波长：632.8nm 4y?n62N8$  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &/ED.K  
    yT5OFD|T  
    S'kgpF"bm  
     Bz kfB:wr  
    4.建模任务：期望输出光场 gIusp917  
    a]xGzv5  
    u@`a~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: h]+;"v6 /  
    (Y8 LyY  
    • FWHM-直径：0.5mm VJT /9O)Z|  
    • 边缘宽度：50um >]xW{71F@  
    • 效率：>95% rpDBKo  
    • 信噪比（SNR）：>30dB o 9/,@Ri\5  
    • 杂散光：<5% ('UTjV  
    /<IWdy]$3  
     c$^v~lQS  
    _X mxBtk9f  
    5.设计方案 )S 4RR2Q>  
    5J|S6x\  
    -!\%##r7~  
    • 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）。 80'@+AD  
    • 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）。 ~cfXEjE6  
    l>`66~+s,`  
    $u'"C|>8  
     jZPGUoRLg  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 a:`<=^:4,  
     mH0OW  
    O-K*->5S  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ipg`8*My  
    • 用户必须输入所需的信息 sQkijo.  
    - 入射场 ]+3M\ ib  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 7aKI=;60.  
    - 系统参数 ge.>#1f}  
    - 制造条件 \k`9s q  
    cs*E9  
     W Zm8!Y  
    KYJP`va6k  
    7.设计过程 =_zo  
    2IRARZ,3  
    E;x-O)(&  
    G9LWnyQt  
    {FKr^)g  
    #$-?[c$>  
    : [328X2  
    设计和优化过程由两步完成： v @0G^z|  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 U5H%wA['m  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 5QuRwu_  
     e98QT9  
    8.系统模拟 UH}lKc=t  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 +hr|$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "0[`U(/  
    • 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。 R6o  D  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 N>"L2E=z$|  
    u/6if9B  
     QOYMT( j  
    O65`KOPn  
    9. 初始几何光学设计的结果 kk6 !krZ  
    `y^\c#k  
    }Oc+EV-Z  
    OUF%DMl4  
    Nr `R3(X  
    感兴趣的优化函数 Ui (nMEon  
    • 效率满足（>95%） WQ[n K5#  
    • 信噪比不满足（<30db） r(uo-/7z  
    • 杂散光不满足（>5% EFh^C.S8  
     av|T|J/(  
    D:bmq93PC  
    J8r8#Zz  
    E>tHKNyVTp  
    10. 后续IFTA优化后的结果 6)*fr'P  
           J( XDwt  
    F I[BZZW  
    + c3pe4  
     ?{aJ#w   
    JN+7o h]u  
    感兴趣的优化函数 vr4r,[B6y  
    • 效率满足（>95%） DGb1_2ZQ  
    • 信噪比满足（<30db） [1kQ-Ko`  
    • 杂散光满足（<5%） |e2s\?nB0S  
    u%z'.#r;a  
    11.总结 d/OP+yzgZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 'q$Y m0nL  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 QJ(%rvn3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 vu^mLc  
    • 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。 z{ V;bi;  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Sv/P:r _  
     
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