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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。 Q|@4bzi)  
    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。 R LD`O9#j  
    5e WwgA  
    2．模拟任务 D_Bb?o5  
    5 (A5Y-B  
    JfPD}w  
    DOE： 0]4(:(B  
    相位型衍射 0V?F'<qy  
    光束整形器 vx4+QQY P  
    直径：2mmx2mm K<>sOWZ'S  
    形状：圆形 &4_qF^9J  
    相位级次：16     \QB;Ja _  
    0bo/XUpi  
    vhhC> 7  
    3.建模任务：入射光场 l} qE 46EL  
    xMBaVlEN  
    =z8f]/k*>  
    高斯准直激光光束的光束参数 Q`D_|L  
    Tyck/ EO  
    • 波长：632.8nm GAAm0;  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Si~vDQ7"  
    G%Lt.?m[  
    AoyX\iqQ  
     1x,tu}<u^  
    4.建模任务：期望输出光场 //aF5 :Y#  
    4 uQT5  
    ZzX~&95G  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "]G\9b)   
    ^4o;$u4R  
    • FWHM-直径：0.5mm @/1w4'M  
    • 边缘宽度：50um >+[&3u  
    • 效率：>95% FJd]D[h  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Km^&<3ch#  
    • 杂散光：<5% 12+>5BA  
    ^urDoB:  
     CoA6  
    Hik3wPnp  
    5.设计方案 Y &K;l_  
    fYW6b[lI  
    n\Lb.}]1~  
    • 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）。 =xS+5(  
    • 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）。 Rx+p.  
    ERN>don2  
    9WR6!.y#f  
     *2X0^H|dS  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1u9LdkhnY  
     S1?-I_t+]  
    2j&AiD  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 d0,s"K7@  
    • 用户必须输入所需的信息 _hk.2FV:3m  
    - 入射场 =*LS%WI  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $ O5UyKI  
    - 系统参数 STaA]i}P  
    - 制造条件 [r[ =W!  
    L5\WpM=  
     \(vY%DL1:  
    Zp# v Hs  
    7.设计过程 9,"L^W8"k  
    *C:|X b<9  
    W}]%X4<#rN  
    Xqm::1(-(  
    W!&vul5  
    b 'pOJS  
    qhz]Wm P   
    设计和优化过程由两步完成： smDw<slC  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]]wA[c~G  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 yu/`h5&*  
     Bb"Bg\le,^  
    8.系统模拟 >L 0_dvr  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _Iv6pNd/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _\GC(  
    • 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。 hHMN6i  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 sK5r$Dbr  
    a0ObBe'  
     JQ@E>o7_  
    _&b4aW9<  
    9. 初始几何光学设计的结果 7fba-7-P  
    u9EgdpD  
    jYhB +|  
    LmnymcH  
    >M/V oV  
    感兴趣的优化函数 f|tjsZxQ  
    • 效率满足（>95%） mA=i)Ga  
    • 信噪比不满足（<30db） /x1![$oC0  
    • 杂散光不满足（>5% 7F{3*`/6  
     /Bm( `T  
    *N<&GH(j  
    la+[bm< v  
    XnWr5-;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ikSt"}/hd  
           uvG]1m#  
    x}8yXE"  
    csW43&  
     R'@9]99  
    J\M>33zu  
    感兴趣的优化函数 # a8B/-  
    • 效率满足（>95%） (j3xAA  
    • 信噪比满足（<30db） VeQg -#&I  
    • 杂散光满足（<5%） ZGKu>yM  
    W|g4z7Pb  
    11.总结 RpD=]y!5_  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 mh{1*T$fP  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 J.xPv)1'  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |* ;B  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 zp%Cr.)$  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 /q`xCS  
     
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