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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。 /Y| y0iK  
    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。 IdTa tE|^  
    M uz+j.0  
    2．模拟任务 [&y="6No  
    YD>5zV%!D  
    NX.%Rj*  
    DOE： ;J [ed>v;3  
    相位型衍射 uzG{jc^  
    光束整形器 /6S% h-#\  
    直径：2mmx2mm G4O $gg  
    形状：圆形 CWKN0HB  
    相位级次：16     dZ^(e0& :H  
    o^ Z/~N  
    }#'I,?_k  
    3.建模任务：入射光场 ygI81\ D  
    4PdJ  
    $r>$ u  
    高斯准直激光光束的光束参数 JzuU k  
    /1D]\k()  
    • 波长：632.8nm Yvmo%.oU  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm TgC8EcLr  
    \<n 9kwU  
    ly_@dsU'  
     *49({TD6`  
    4.建模任务：期望输出光场 b{+7sl  
    \Dn47V{7-  
    KkD.n#A  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: VKGH+j[  
    *,x-}%X  
    • FWHM-直径：0.5mm }253Q!f  
    • 边缘宽度：50um r [NI#wW  
    • 效率：>95% $!Qv f  
    • 信噪比（SNR）：>30dB =@ SJyW  
    • 杂散光：<5% +F>9hA  
    6I8A[   
     X6h@K</c^:  
    @'5*u~M  
    5.设计方案 A5WchS'  
    <t~RGn3  
    2D'b7zPJ3  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 HLL:nczj  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 }^b7x;O|  
    `qXCY^BH2  
    7A,QA5G ]C  
     76'@}wNnw  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 s8O.yL  
     E: 7R>.g  
    k_,wa]ws$  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 LvM;ZfAEv  
    • 用户必须输入所需的信息 }Cs. Hm0P  
    - 入射场 5u:{lcC.X  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） dGc<{sQzB  
    - 系统参数 6Wn"h|S  
    - 制造条件 +KcD Y1[  
    31cC*  
     NP+*L|-;  
    __mnz``/Y  
    7.设计过程 \gU=B|W  
    &x mYpQ  
    9y$"[d27;+  
    kO)+%'L!8  
    Id(wY$C&>  
    Sd9%tO9mf  
    4tGP- L  
    设计和优化过程由两步完成： bdxmJ9a:R  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <jjn'*44f  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 R3dt-v  
     Zqp<8M2  
    8.系统模拟 `i"7; _HoV  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !et[Rdbu  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 n[f<]4<  
    • 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。 n !oxwA!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 RZL:k;}5  
    jI%g!  
     e/J|wM9Ak  
    (\qO~)[0  
    9. 初始几何光学设计的结果 w(6(Fze  
    WGC'k s ^  
    B |pdqSI  
    0*4h}t9j  
    *z3wm-z1&  
    感兴趣的优化函数 bMjE@S&  
    • 效率满足（>95%） 13f@Ox$  
    • 信噪比不满足（<30db） G&DL)ePu]m  
    • 杂散光不满足（>5% 7O \sQ]i6  
     RIg `F#, 3  
    9FKowF_8  
    %fzZpd]v=,  
    Pkq?tm$#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 OtsW>L@ O(  
           O\z]1`i*o  
    H}f} Y8J{  
    rL9u7) x  
     o)U4RY*  
    vi8)U]6  
    感兴趣的优化函数 9~lC/I')t  
    • 效率满足（>95%） x[m&ILr  
    • 信噪比满足（<30db） }z|@X KA#  
    • 杂散光满足（<5%） -0G/a&ss  
    pI]tv@>:f  
    11.总结 3{/Y&/\"'^  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 JsY|Fv  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ,JVWn>s  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2 g`<*u*  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。  ]$=\zL  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 P)9$}9i  
     
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