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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。 ~LV]cX2J(  
    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。 eI2HTFyT  
    Q~svtN  
    2．模拟任务 udA@9a^;  
    |m"Gr)Gm  
    r hucBm  
    DOE： E?P>s T3B  
    相位型衍射 >(.|oT\Tb  
    光束整形器 <f8j^  
    直径：2mmx2mm xsJXf @  
    形状：圆形 EK"/4t{L_  
    相位级次：16     K[OOI~"C  
    #G F.M,O/h  
    ( B\ UZb  
    3.建模任务：入射光场 k_wcol,W  
    Xo~q}(ze^  
    6Q]c}  
    高斯准直激光光束的光束参数 }8aqSD<:  
    7kE+9HmfMk  
    • 波长：632.8nm ([>__c/Nd  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm };9s8VZE  
    ln=fq:  
    2(l0Lq*  
     :}Yk0*  
    4.建模任务：期望输出光场 WlvT&W  
    ")i)vXF'  
    `pZX!6Wn  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: qAH^BrJ  
    uK"FopUJ4i  
    • FWHM-直径：0.5mm wLqj<ot  
    • 边缘宽度：50um f)z(9JJL  
    • 效率：>95% !8[A;+o3P  
    • 信噪比（SNR）：>30dB GuU-< *u(d  
    • 杂散光：<5% 6?<lS.s  
    iz`>'wpC  
     5!qf{4j  
    !'F1Ht  
    5.设计方案 2672oFD  
    : q%1Vi  
    HB5-B XBU  
    • 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）。 8uLS7\,$z  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 mR@d4(:J?  
    r2.w4RMFua  
    Nr2,m"R{  
     (ub(0 h0j  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &Y=~j?~Xm  
     uE9,N$\L_  
    ^?""'1iuQx  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 0'pB7^y  
    • 用户必须输入所需的信息 a_5s'Dh  
    - 入射场 ?i#x13  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） /Z^a, %1  
    - 系统参数 L@AFt)U  
    - 制造条件 l_:P |  
    mKO~`Wq%@  
     r.#r!.6 q  
    *.>@  
    7.设计过程 <af# C2`B  
    !fn%Q'S  
    >\? z,Nin  
    0Pf88'6  
    |LQ%sV  
    [iq^'E  
    eQ/w Mr  
    设计和优化过程由两步完成： CA`V)XIsP  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 t}h(j|  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 WcKDerc  
     #9DJk,SP  
    8.系统模拟 q%kCTw  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 l%GArH`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0/f|ZH ~!  
    • 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。 h0 92S|iY  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ]ASw%Lw)  
    ~"`e9Im  
     c{y'&3\  
    CS~onf<xz  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^lV}![do!  
    # 2^H{7  
    \^dse  
    ~%>i lWaHB  
    _%2ukuJ `  
    感兴趣的优化函数 `0]N#G T  
    • 效率满足（>95%） ]`x+wWe  
    • 信噪比不满足（<30db） 7:vl -ZW  
    • 杂散光不满足（>5% .cs x"JC  
     "]]LQb$  
    =h-E N_[  
    =T2SJ)  
    |Ol29C$@|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 pI K:$eN!/  
           B(s^(__]  
    G^dp9A  
    \a;xJzc9  
     V||b%Cb1g  
    8/)\nV$0Y  
    感兴趣的优化函数 Y2l;NSWU  
    • 效率满足（>95%） 0g: q%P0  
    • 信噪比满足（<30db） nn:'<6"oV  
    • 杂散光满足（<5%） uNuFD|aQ.  
    iKPgiL~  
    11.总结 KQ]sUNH  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 au50%sA~  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 v^o`+~i  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 fWEQ vQ  
    • 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。 `W)?d I?#M  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 FNLS=4  
     
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