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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。 N<|$h5isq  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 tL SN`6[:  
    TjK{9A  
    2．模拟任务 3q[WHwmm  
     1iT\df  
    gJt`?8t  
    DOE： Bc-yxjsw  
    相位型衍射 aMARZ)V  
    光束整形器 stl 1Q O(h  
    直径：2mmx2mm ?{"mP 'dD  
    形状：圆形 _STB$cZ  
    相位级次：16     }H4=HDO  
    m%+IPZ2m  
    uNbH\qd=  
    3.建模任务：入射光场 eg"Gjp- 4=  
    y@bcYOh3  
    _?7#MWe&  
    高斯准直激光光束的光束参数 g_*T?;!.U  
    ^ OJyN,A  
    • 波长：632.8nm "bg'@:4F  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm *MN HT`Y^o  
    "i.r@<)S  
    1xNVdI   
     BIaDY<j90  
    4.建模任务：期望输出光场 %,@vWmn  
    D*5hrkV9  
    fqz28aHh  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: XB hb`AG  
    $m1<i?'m  
    • FWHM-直径：0.5mm 1RLY $M  
    • 边缘宽度：50um <O?y-$~  
    • 效率：>95% sH,kW|D  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 2s*#u<I  
    • 杂散光：<5% 1PaUI#X"2F  
    ^da44Qqu  
     HC {XX>F^  
    A|#`k{+1-  
    5.设计方案 O40+M)e]  
    wmNHT _  
    4Ph0:^i_  
    • 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）。 +`mGK:>  
    • 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）。 zHWSE7!  
    80}+MWdo  
    &ej8mq"\  
     6[ qA`x#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 TjWE_Bq]g  
     @YvOoTyb  
    -kz4FS  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 148V2H)  
    • 用户必须输入所需的信息 5F+APz7  
    - 入射场 PW(\4Q\  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ;^ wd_  
    - 系统参数 idc`p?XP  
    - 制造条件 <mA'X V,  
    4PLk  
     f8 /'%$N  
     I7+9~5p  
    7.设计过程 3H\w2V  
    aIy*pmpD=  
    m .IU ;cR  
    Y&H}xn  
    a`9L,8Ve  
    # M, 7  
    .D,p@4  
    设计和优化过程由两步完成： 2'jOP" G  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 mM.*b@d-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <>xJn{f0c  
     E "iUq  
    8.系统模拟 /StTb,  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 c'6g*%2k  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <oKGD50#  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 #v#<itfFH  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 M4LP$N  
    ;rI@ *An  
     ',3HlOJ:  
    B0$:b !  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^VW PdH/Fe  
    2I3h M D0  
    hDP/JN8y  
    bUV >^d  
    U/ V  
    感兴趣的优化函数 gXT9 r' k  
    • 效率满足（>95%） +:=(#Y  
    • 信噪比不满足（<30db） m`#Od^vk  
    • 杂散光不满足（>5% yw[#  
     7 J^rv9i4  
    _iKq~\v2  
    6%`&+Lq  
    # ?1Sm/5k`  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ng><n}  
           @Q&3L~K"  
    =@Dwlze  
    ,jA)wJ  
     Mwb/jTp  
    c0c|z Ym  
    感兴趣的优化函数 d\MLOXnLq;  
    • 效率满足（>95%） WH ?}~u9  
    • 信噪比满足（<30db） g 6]epp[8  
    • 杂散光满足（<5%） lN,/3\B  
    O1%pxX'`S  
    11.总结 0.$hn  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 xX3'bsN  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]A FI\$qB\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 U~{du;\  
    • 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。 { pu85'DV  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =U[3PC-N @  
     
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