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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。 qckRX+P`  
    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。 egWfKL&iy  
    Efpj u(   
    2．模拟任务 BryD?/}P)M  
    @!!5el {  
    NUtKT~V  
    DOE： Z#kB+.U  
    相位型衍射 T$DFTr\\  
    光束整形器 *u[@C  
    直径：2mmx2mm \2Q#'  
    形状：圆形 }4,[oD  
    相位级次：16     g\49[U}[~F  
    +t]Ge >S  
    cwHbm%  
    3.建模任务：入射光场 x97L>>|  
    'OU3-K  
    zCS }i_ p  
    高斯准直激光光束的光束参数 G}dq ft5"  
    j97K\]tQ  
    • 波长：632.8nm T&<ee|t@{  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ( ~JtKSq%  
    p~-)6)We?  
    g`6I,6G  
     O /&Qzt  
    4.建模任务：期望输出光场 }h sR}  
    `0 W+(9}  
    {X nBj}C  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }Os7[4 RW  
    (r1"!~d@  
    • FWHM-直径：0.5mm ZpwFC7LW  
    • 边缘宽度：50um i\K88B&24  
    • 效率：>95% w[^lxq  
    • 信噪比（SNR）：>30dB GN+,9  
    • 杂散光：<5% 8SupoS  
    S} &1_I  
     vcP_gJz  
    & }_tALg  
    5.设计方案 kWC xc0  
    Jg.^h1>x  
    tCj\U+;  
    • 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）。 W$gjcsv  
    • 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）。 LZJFp@  
    +}f}!h;  
    *M$$%G(4  
     Lr "V  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 >GDf* ox[  
     ~UwqQD1p  
    T9>,Mx%D[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ^>y|{;`  
    • 用户必须输入所需的信息 "2"2qZ*h}  
    - 入射场 @~i : 8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Ou|kb61zg  
    - 系统参数 6x16?x  
    - 制造条件 v\=k[oOu  
    :v E\r#hJ"  
     :4Y 5  
    Saks~m7,  
    7.设计过程 @|d`n\%x  
    kr44@!s+'  
    ]];LA!n  
    }e>OmfxDBt  
    *M6j)jqV  
    U6YQ*%mZ_  
    [q|8.>sB  
    设计和优化过程由两步完成： 1E$^ul-v  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ypTH=]y  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <4"Bb_U  
     h9&0"LHr  
    8.系统模拟 }#Kl6x  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 i~{0>"9  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |O*?[|`H  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 G~f|Sx  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 VH~ZDZ1P  
    ?+byRoY>&g  
     v;s^j  
    EB p(^r j  
    9. 初始几何光学设计的结果 jZ,=tF  
    W: 3fLXk+  
    TTSq}sb}  
    tG 0 &0`  
    <t,lq  
    感兴趣的优化函数 6PMu*-Nv!j  
    • 效率满足（>95%） Gr~J-#a3~D  
    • 信噪比不满足（<30db） yDi'@Z9R?  
    • 杂散光不满足（>5% F^!_!V B  
     io7Zv*&T0  
    lt{"N'Gw6  
    v;Rm42k  
    9#\oGzDN  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "iuNYM5 P  
           ,d8*7my  
    7C~g?1  
    8 HD I]  
     2-rfFqpe  
    q=26($  
    感兴趣的优化函数 ezhK[/E=  
    • 效率满足（>95%） B~u`bn,iQ  
    • 信噪比满足（<30db） ,'@t .XP  
    • 杂散光满足（<5%） KY9@2JG  
    uh3<%9#\k  
    11.总结 (l)r.Vj  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 if+97^Oy  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ots]y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 PLK;y  
    • 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。 bO }9/Ay  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 dMa6hI{k  
     
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