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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。 =K:)%Qh  
    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。 >K@Y8J+ e#  
    sWKe5@-o0  
    2．模拟任务 8TH fFL  
    ,VYUQE>\  
    )xxpO$  
    DOE： NSV;R~"  
    相位型衍射 ar[I| Q_  
    光束整形器 A(84cmq!q  
    直径：2mmx2mm  {Yc#XP  
    形状：圆形 9,J^tN@^  
    相位级次：16     ?"Ec#,~  
    b uOpHQn  
    Ucqn 3&  
    3.建模任务：入射光场 ah2L8jN"  
    WXmR{za   
    z?M_Cz;:J  
    高斯准直激光光束的光束参数 kes GwMr"e  
    :v Do{My^1  
    • 波长：632.8nm sBq6,Iu  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm /BQB7vL  
    '?O_(%3F0  
    )C&'5z  
     #]5A|-O^  
    4.建模任务：期望输出光场 $_Kcm"oj  
    x"83[0ib  
    )[np{eF.k  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: EN-;@P9;C  
    $VNj0i. Pr  
    • FWHM-直径：0.5mm nmWo:ox4;(  
    • 边缘宽度：50um ={G0p=~+,p  
    • 效率：>95% ^hRx{A  
    • 信噪比（SNR）：>30dB M;j)F  
    • 杂散光：<5% 7wz9x8\t  
    R|'ftFebB.  
     C-tkYP  
    ko+fJ&$  
    5.设计方案 <X "_S'O  
    8Xx4W^*_  
    1%$Z%?  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 PdqyNn=  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 nw,XA0M3  
    :um]a70  
    A/TCJ#>l  
     bZlKy`Z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 *nx$r[Mqj  
     +[2ep"5H  
    1"S~#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 oxNQNJ!X  
    • 用户必须输入所需的信息 G Q\;f  
    - 入射场 7-VP)|L#G  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?p& ( Af)  
    - 系统参数 o0 |T<_  
    - 制造条件 zGtv(gwk  
    ?+G / 5,e  
     9GtVcucN  
    @kWRI*m  
    7.设计过程 ^t Y _ q  
    fL~@v-l#~  
    u$<>8aMei  
    Eg(.L,dj  
    pEq }b+-  
    o&MOcy D  
    @tlWyUju  
    设计和优化过程由两步完成： o[%\W  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 oVQbc \P3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 }"M5"?  
     >e!Y63`  
    8.系统模拟 a= (vS  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @_0tq{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;: 0<(!^*  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 t"?)x&dS  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 |4rqj 1*U  
    m4?a'z"  
     INY?@in  
    -tA_"q'^  
    9. 初始几何光学设计的结果 oQ}K_}{>  
    XD Q<28^  
    Gn^m541  
    (0["|h32,  
    @H$Sv   
    感兴趣的优化函数 [l}H%S   
    • 效率满足（>95%） W5>emx'>  
    • 信噪比不满足（<30db） F+!9T  
    • 杂散光不满足（>5% o,RiAtdk  
     4UHviuOo8  
    xdh%mG:?  
    S$ k=70H  
    G5ShheZd  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :LCyxLI  
           _'l"Dk  
    C;~LY&=  
    2I283%xr  
     DFvGc`O4  
    L tUvFe  
    感兴趣的优化函数 H5*#=It  
    • 效率满足（>95%） k *D8IB  
    • 信噪比满足（<30db） Oh%p1$H  
    • 杂散光满足（<5%） <[K3Prf C  
    wVs"+4l<  
    11.总结 `g <0FQA  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *c 9 S.  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 WF:4p]0~)  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 m\70&%v  
    • 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。 L1f=90  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ;*0nPhBw0>  
     
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