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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。 d"V^^I)yx&  
    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。 7':|f"  
    %T&kK2d;  
    2．模拟任务 Q5Wb)  
    G#csN&|,  
    g ,.iM8  
    DOE： jWm<!< ~  
    相位型衍射 p4/D%*G^`  
    光束整形器 /rquI y^  
    直径：2mmx2mm J[^-k!9M  
    形状：圆形 \X(.%5xC  
    相位级次：16     U+\\#5$  
    9Gy1T3y5"  
    M;V2O;  
    3.建模任务：入射光场 T3bBc  
    I!{5*~ 3  
    c+q4sNnE  
    高斯准直激光光束的光束参数 (u~@@d"  
    Y M5;mPR  
    • 波长：632.8nm NpSS/rd $  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm NZv1dy`fa  
    1%>/%eyn5  
    rUlXx5f  
     vzfWPjpKW  
    4.建模任务：期望输出光场 O5E\#*<K  
    SlmgFk!r!  
    1;>J9  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o_{-X 1w  
    JVN0];IL}  
    • FWHM-直径：0.5mm qg|SBQ?6  
    • 边缘宽度：50um BeBa4s  
    • 效率：>95% T$SGf.-  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &)1+WrU  
    • 杂散光：<5% W<\KRF$S;  
    F6yMk%  
       \\6/"  
    gd2cwnP  
    5.设计方案 |'.\}xt7  
    G/b $cO}  
    }DoNp[`  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 m$ "B=b2  
    • 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）。 1a`dB ~>  
    _pL:dKfy7  
    T$!. :v  
      {ZB7,\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 bIR7g(PJ.b  
     ca5Ir<mL  
    !ouJ3Jn   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ht)J#Di  
    • 用户必须输入所需的信息 Ub3^Js!b%  
    - 入射场 uvi+#4~G  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） X$)<>e]!>  
    - 系统参数  BVU>M*k  
    - 制造条件 mqQN*.8*  
    it \3-  
     mSr(PIH{\  
    l%L..WCT]  
    7.设计过程 :A"GO c,  
    ^i:%0"[*^i  
    /d*d'3{c  
    ,Tjc\;~%  
    lG6P+ Z/nf  
    "=@X>jUc  
    VBo=*gn,$  
    设计和优化过程由两步完成： d[=~-[  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 "dQ02y  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @p"m{  
     br`cxgZ0"  
    8.系统模拟 WS6'R    
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 j"1#n? 0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <*oTVl4fS  
    • 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。 l$ ^LY)i  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >cJfD9-<h  
    Yv>kToa\^  
     (l}W\iB' d  
    F!ZE4S_  
    9. 初始几何光学设计的结果 ~Z-o2+xA  
    Qh3BI?GZ'3  
    n<3qr}ZG^  
    -?nr q <3  
    ZD~ra7  
    感兴趣的优化函数 07b =Zhh  
    • 效率满足（>95%） kn %i#Fz  
    • 信噪比不满足（<30db） z[|2od  
    • 杂散光不满足（>5% /0CS2mLC  
     A*^aBWFR  
    jzvrJ14  
    XtCG.3(LY  
    bY&!d.  
    10. 后续IFTA优化后的结果 z>lIZ}  
           :<gC7UW  
    [] cF*en  
    h(C@IIO^;G  
     ?*LVn~y  
    lV".-:u_  
    感兴趣的优化函数 =hY9lxW  
    • 效率满足（>95%） #K&XY6cTj  
    • 信噪比满足（<30db） z>]P_E~`}  
    • 杂散光满足（<5%） 3Zdwt\OQ  
    4g+Dp&U  
    11.总结 ` {/"?s|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 )5Wt(p:T6_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hg7^#f95u  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 cXw8#M!  
    • 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。 {:] u 6l  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 L%;fYi;n  
     
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