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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。 jET$wKw%  
    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。 m(Hb! RT  
    m e\S:  
    2．模拟任务 T(UdV]~]"  
    z=ItKoM*<  
    9rhIDA(wc  
    DOE： c,WRgXL  
    相位型衍射 9Z! j  
    光束整形器 G/Ll4 :  
    直径：2mmx2mm :^ 9sy  
    形状：圆形 IYtM'!u  
    相位级次：16     WxNPAJ6YH  
    Y6LoPJ  
    %EC{O@EAk  
    3.建模任务：入射光场 >:5^4/fo*  
    F_8 < tA6  
    ]-  
    高斯准直激光光束的光束参数 $L|YllD%  
    8<cD+Jtj  
    • 波长：632.8nm %;5AF8#c  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm S;0,UgB1  
    SSi-Z  
    B o@B9/ABv  
     ;Od;q]G7L  
    4.建模任务：期望输出光场 P(z#Wk  
    X^L)5n+$X  
    uXxc2}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: li>`9qCmI  
    [8Zq 1tU;G  
    • FWHM-直径：0.5mm ,~ ;_ -  
    • 边缘宽度：50um "2cJ'n/L  
    • 效率：>95% Fi8'3/q-^  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Vq7L:,N9  
    • 杂散光：<5% %m8;Lh- X  
    eURy]  
     eBZ^YY<*g  
    B?}ZAw>  
    5.设计方案 ^QX3p,Y  
    UNc!6Q-.  
    a-I3#3VJ@  
    • 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）。 _ZgIm3p0A  
    • 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）。 V?{[IMRC  
    $`J'Y>`  
     ;d"F'd  
     P#`Mg@.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 k!/"J ;  
     u&Ze$z  
    ],rtSUO  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 b >R/=tx  
    • 用户必须输入所需的信息 c*+yJNm3>  
    - 入射场 76i)m!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） =ytB\e  
    - 系统参数 I?sA)!8  
    - 制造条件 Z<@Kkbj  
    X2 {n&K  
     5l"EQ9  
    B1]5%B  
    7.设计过程 j~+<~2%c  
    $4yv)6G  
    zh2gU@"  
    w6F'rsko]  
    Qz*!jwg  
    a}N m;5K  
    Fv n:V\eb  
    设计和优化过程由两步完成： 9Vp|a&Ana  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /rsr|`#  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )9sRDNr  
     S"FIQ&n  
    8.系统模拟 1i;-mYGaMn  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <I.anIB:U  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 cnm&o C 6  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 r3a$n$Qw  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #V4kT*2P)  
    R/)cEvB-0  
     : `D[0  
    z@E-pYV  
    9. 初始几何光学设计的结果 Rpit>  
    r&AX  
    G([8Q8B4 +  
    J 00<NRxj"  
    J8|F8dcz  
    感兴趣的优化函数 7.4Q  
    • 效率满足（>95%） >t2E034_  
    • 信噪比不满足（<30db） Ux_tHyc/  
    • 杂散光不满足（>5% fFD:E} >5  
     D[.; H)V  
    .k5 TQt  
    +^% y&8e  
    [t55Kz*cD  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !a&@y#x  
           Kp") %p#  
    s^KUe%am0  
    m=&j2~<i  
     0RY{y n3  
    uPk`9c52%  
    感兴趣的优化函数 zNT~-  
    • 效率满足（>95%） B9`^JYT<  
    • 信噪比满足（<30db） p"4i(CWGS  
    • 杂散光满足（<5%） D`]Lm24_]  
    Sbub|  
    11.总结 ~2xC.DF_N  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  /1-  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d#:&Uw  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 +pU\;x  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 }>vf(9sF`  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 j&(2ze:=*$  
     
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