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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。 haK3?A,"_A  
    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。 J^SdH&%Z  
    (l^3Z3zf&  
    2．模拟任务 49GkPy#]L=  
    TN+iA~kQ  
    J?? -j  
    DOE： 47+&L   
    相位型衍射 + B B@OW  
    光束整形器 lr>oYS0  
    直径：2mmx2mm ;oW6 NJ  
    形状：圆形 j*so9M6|c  
    相位级次：16     Pg,b-W?n*  
    Wbr|_W  
    xS4w5i2  
    3.建模任务：入射光场 v$7QIl_/7  
    >,gg5<F-E  
    nAW:utTB  
    高斯准直激光光束的光束参数 l?Udn0F  
    {o_X`rgrL  
    • 波长：632.8nm }vxw*8d?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :W!7mna  
    T!+5[  
    x+ Ttl4  
     YVQN&|-  
    4.建模任务：期望输出光场 ` Q|*1  
    UQ)W%Y;[0  
    <*16(!k0  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: adCU61t  
    `q}I"iS  
    • FWHM-直径：0.5mm gw#5jW\  
    • 边缘宽度：50um Cn'(<bl  
    • 效率：>95% Xe6w|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB .k,1f*%  
    • 杂散光：<5% $?Yry. 2  
    l~c@^!  
     hn5h\M?  
    R Q vft  
    5.设计方案 Sj]T   
    >80;8\  
    z:8eEq3w  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 d"}k! 0m  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 xSktg]u Se  
    qaiNz S@q  
    Rp.Sj{<2  
     7mI:| G  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 sD{Wxv  
     B:5Rr}eY+  
    K&vF0*gN3  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ah+~y,Gl  
    • 用户必须输入所需的信息 f,h J~  
    - 入射场 ~HTmO;HNf"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） mw_~*Nc'9  
    - 系统参数 rM`X?>iT+  
    - 制造条件 L^E[J`  
    l1T m`7}  
     Q\^O64geD  
    M2 ,YsHt  
    7.设计过程 S{]x  
    ,F79xx9ufg  
    "S8uoSF`>  
    2)G %)'  
    S?>HD|Z  
    'Q|M'5'  
    s3~lT.  
    设计和优化过程由两步完成： #*QO3y~ZM  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 sPr~=,F  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 GR&z,  
     't1 ax^-g  
    8.系统模拟 JSkLEa~<  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 BzkooJ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 < vL,*.zd  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 `P@T$bC  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 iIMd!Q.)@  
    2;z b\d  
     "3Uv]F  
    K~AR*1??[  
    9. 初始几何光学设计的结果 2Z-ljD&  
    g l^<Q  
    Lhl]g^SN  
    *AG#316  
    K?[q% W]%  
    感兴趣的优化函数 /j4P9y^]=  
    • 效率满足（>95%） JW{rA6?   
    • 信噪比不满足（<30db） p~SClaR3H  
    • 杂散光不满足（>5% KV}FZ3jY  
     k,85Y$`'  
    v'U{/ ,x  
    S0B|#O%Z  
    \SN&G `o<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =T -&j60  
           GNgKo]u  
    ey2S#%DF]  
    2/?`J  
     9f2UgNqe9  
    -7*ET3NSI/  
    感兴趣的优化函数 {t0) q  
    • 效率满足（>95%） |bq$xp  
    • 信噪比满足（<30db） d@ i}-;  
    • 杂散光满足（<5%） f({Ei`|  
    N!ls j \-  
    11.总结 Z)! qW?  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 01}C^iD  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 VRI0W`  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 @CTgT-0!  
    • 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。 G`n_YH084  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 .}q&5v  
     
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