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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。 3=kw{r[2lM  
    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。 [ST7CrwC  
    N< 7  
    2．模拟任务 14rX:z  
    o7s<G8;?  
    2lBfc  
    DOE： TInp6w+u  
    相位型衍射 w<=-n ;2  
    光束整形器 x?-kt.M  
    直径：2mmx2mm si>gYO  
    形状：圆形 V%!my[b  
    相位级次：16     BYsQu.N  
    WzO[-csy  
    [5jXYqD=vj  
    3.建模任务：入射光场 g 2&P  
    hvU\l`m  
    Qx}hiv/  
    高斯准直激光光束的光束参数 l( 0:CM  
    u1i ?L'  
    • 波长：632.8nm &$E.rgtg  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm .ID9Xd$fky  
    1 gx(L*y,  
    5_Opx=  
     O2>W#7  
    4.建模任务：期望输出光场 S?LUSb  
    /s~&$(d59o  
    BpZ17"\z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: RiM!LX  
    UG<`m]  
    • FWHM-直径：0.5mm `?xE-S ;Pn  
    • 边缘宽度：50um O_ /|Wx  
    • 效率：>95% P0^7hSo  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ,O ]AB  
    • 杂散光：<5% 9q f=P3  
    LuW^Ga"E  
     1q;r4$n  
    B#;0{  
    5.设计方案 (J/!9NS:  
    G .k\N(l  
    Z:s:NvFX  
    • 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）。 H?<c eK'e  
    • 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）。 8ORr  
    2w? 5vSv  
    n"c3C)  
     ~`Xu 6+1o  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2k3yf_N  
     JPfE`NZ  
    h9L/.>CX  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 P_3U4J  
    • 用户必须输入所需的信息 vAp?Zl?g  
    - 入射场 h9 &V   
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Ai lfeHG  
    - 系统参数 i@ XFnt  
    - 制造条件 i(@<KH  
    R~&i8n.  
     '=eE6=m^K  
    =3?"s(9  
    7.设计过程 0al8%z9e@  
    [v$NxmRu  
    IB+)2`  
    M,b^W:('4  
    %!e;sL~&  
    Co#_Cyxg=9  
    .JkF{&=B  
    设计和优化过程由两步完成： +O,h<* y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 qEbzF#a-:  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Vz,2_QJ  
     h8lI# Gs  
    8.系统模拟 _C97G&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 CAD:ifV  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Y2,\WKa  
    • 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。 +w pe<T  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 H;O PA8\n  
    #Qp.O@e  
     M:Aik&  
    W=k%aB?p  
    9. 初始几何光学设计的结果 I^z$0  
    .4NQ2k1io  
    h8MkfHH7{  
    TGJ\f  
    @.fyOyOC  
    感兴趣的优化函数 Qb;5:U/x  
    • 效率满足（>95%） br9`77J8  
    • 信噪比不满足（<30db） nE)|6  
    • 杂散光不满足（>5% s*B-|  
     @GiR~bKZ  
    mrfc.{`[  
    20t</lq.  
    5vso%}c  
    10. 后续IFTA优化后的结果 zjrr*iw  
           9#;UQ.qA  
    d^w*!<8  
    |e@Bi#M[  
     G Riu]   
    ymsqJ   
    感兴趣的优化函数 [,|Z<  
    • 效率满足（>95%） 92k}ON  
    • 信噪比满足（<30db） E+&]96*Lby  
    • 杂散光满足（<5%） ^8V cm*  
    (Rc 0l;  
    11.总结 CKTD27})  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 H5N(MihT  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 B43o_H|s  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 d%istFL)  
    • 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。 N3};M~\  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 diLjUC`69  
     
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