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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。 C ?JcCD2  
    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。 Yj)H!Cp.xD  
    |re)]%A?Fu  
    2．模拟任务 7TD%vhbiwi  
    Y> ElE-  
    '=C)Hj[D  
    DOE： A.vWGBR  
    相位型衍射 nb::,  
    光束整形器 M6 l S2  
    直径：2mmx2mm qIIc>By(\"  
    形状：圆形 C ioM!D  
    相位级次：16     ~3bH2,{L[  
    MWTzJGRT  
    TR}ztf[e  
    3.建模任务：入射光场 '0|0rwx  
    DdDwMq  
    *gF8"0s  
    高斯准直激光光束的光束参数 *{[jO&& J  
    5q4sxY9T  
    • 波长：632.8nm TK^9!3  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm uflRW+-2  
    ;%wQnhg  
    +PT/pybA  
     |rW,:&;  
    4.建模任务：期望输出光场 12r]"?@|s  
    $p? gai{o  
    21ng94mC  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: OwRH :l  
    Y,0D+sO4  
    • FWHM-直径：0.5mm )vWI{Q]r  
    • 边缘宽度：50um En-BT0o  
    • 效率：>95% 4 :m/w!q$  
    • 信噪比（SNR）：>30dB xg*)o*?  
    • 杂散光：<5% 86+nFk  
    <E/"v  
     {Aq2}sRl{  
    (NB\wJg $  
    5.设计方案 ROH 2KSt  
    uRIa Nwohv  
    5}-e9U  
    • 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）。 U4PnQ K,  
    • 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）。 o m9zb&{tu  
    2x3%*r$  
    SA3!a.*c  
     3pQ^vbQ"  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 R/5@*mv{  
     :x*#RnRr.  
    &.D#OnRh9  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .]gY{_|x  
    • 用户必须输入所需的信息 ]&;M 78^6  
    - 入射场 Iq/V[v  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） lxSCN6  
    - 系统参数 )GgO=J:o  
    - 制造条件 bSbUf%LKt  
    7l+>WB_]  
     Fh[Gq  
    ZV,1IaO  
    7.设计过程 4<c #3]  
    78o>UWA:  
    RxUABF8b  
    JIJ79HB  
    )2lzPK t  
    BZUA/;Hz &  
    \~ACWF7l  
    设计和优化过程由两步完成： 7|vB\[s  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 f3bZ*G%f  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 j)A$%xUo  
     F@C^nX9  
    8.系统模拟 +#$(>6Zu"{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Rq,ST:  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +0&SXhy%y  
    • 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。 7E 4Xvg+c  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 j4C{yk  
    (=de#wh2]  
     /C: rr_4=  
    0/Q"~H?%  
    9. 初始几何光学设计的结果 !}[cY76_  
    B%~D`[~?  
    Tw)"#Y!T  
    W{JNNf6G  
    d|~A>YZ  
    感兴趣的优化函数 B^{87YR  
    • 效率满足（>95%） M?yWFqFt9m  
    • 信噪比不满足（<30db） h~ F`[G/'  
    • 杂散光不满足（>5% orU++,S4Pm  
     9[L@*7A`m  
    NEY b-#v  
    ^Ko{#qbl/  
    kJy bA  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ohy?l  
           ;:0gN|+  
    q%^vx%aL\  
    Y64B"J=P 9  
     XyM?Dc5,  
    P@RUopu,i  
    感兴趣的优化函数 Xy;!Q`h(  
    • 效率满足（>95%） 8N58w)%7`  
    • 信噪比满足（<30db） K9BoIHo  
    • 杂散光满足（<5%） a%h'utF{[  
    =z]8;<=pL  
    11.总结 'yq'J)  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 4Pm+0=E   
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |H(Mmqgk  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 .F*2]xj@"  
    • 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。 6BPZ2EQ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 e1k\:]6  
     
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