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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。 S4?ss I  
    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。 M}%0=VCY7  
    `?Y/:4  
    2．模拟任务 dAAE2}e  
    /ebYk-c  
    pazFVzT  
    DOE： -} Z  
    相位型衍射 {SROg;vA  
    光束整形器 i 3?zYaT  
    直径：2mmx2mm H%])>  
    形状：圆形 z ^a,7}4  
    相位级次：16     >Y{.)QS  
    urog.Q  
    tb@/E  
    3.建模任务：入射光场 $f C=v  
    *AxKV5[H  
    4H1s"mP<  
    高斯准直激光光束的光束参数 XM8C{I1  
    y4shW|>5_  
    • 波长：632.8nm %C)U F  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm }A2@1TTPX  
    &:{| nDT_2  
    TH6g:YP`7  
     X8*q[@$  
    4.建模任务：期望输出光场 YTYYb#"Q  
    S)Ld^0w  
    # <&=ZLN  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: QZ{:#iuig  
    teM&[U  
    • FWHM-直径：0.5mm YjG0: 9  
    • 边缘宽度：50um Txw,B2e)>  
    • 效率：>95% +o_`k!  
    • 信噪比（SNR）：>30dB nTYqZlI,  
    • 杂散光：<5% ,L_p"A  
    =ohdL_6  
     Vr5a:u'  
    OjZ+gl}  
    5.设计方案 ?rHc%H  
    MK=:L   
    t/q\Ne\\,  
    • 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）。 G m.v-T$  
    • 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）。 :l*wf/&z  
    ][qZOIk@  
    {OQ sGyR?  
     ];Z_S`JR  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 R\X=Vg  
     , :kCt=4%  
    c?z% z&  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 N*o+m~:y  
    • 用户必须输入所需的信息 <vbk@d  
    - 入射场 [!aHP ?-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） VSP[G ,J.  
    - 系统参数 6|9];)  
    - 制造条件 8I~H1  
    H[6d@m- Z  
     +  ^~n09  
    lz# inC|  
    7.设计过程 [vIO  
    -98bX]8  
    B"{CWH O  
    2f~s$I&l#  
    (r7~ccy4  
    8(S'g+p  
    g[Yok` e[  
    设计和优化过程由两步完成： oTfEX4 t {  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 sb8SG_c.  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Wc+ e>*  
     $Y ]*v)}X  
    8.系统模拟 E%$FX' 8&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 =8<SKY&\X  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9^jO^[>  
    • 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。 0 J ANj  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 |NM.-@1  
    `#9ZP  
     u#}zNz#C5  
    a:P% r  
    9. 初始几何光学设计的结果 u/hD9g~H7K  
    s[Njk@y,  
    Ak4iG2  
    f5`exfdHE  
    w+ _'BU1#  
    感兴趣的优化函数 ..n-&(c32  
    • 效率满足（>95%） xx41Qw>\W  
    • 信噪比不满足（<30db） 1L^\TC  
    • 杂散光不满足（>5% |@Z QoH  
     P:CwC"z>sS  
    uT;9xV%ch  
    dyg1.n#M}  
    LeO5BmwHR  
    10. 后续IFTA优化后的结果 hp[8.Z$7  
           7(wY4T  
    u6|7P<HUfb  
    ==|//:: \  
     ukhI'alS,  
    < v0 d8  
    感兴趣的优化函数 >5XE*9  
    • 效率满足（>95%） od-N7lp#  
    • 信噪比满足（<30db） q?\3m3GM  
    • 杂散光满足（<5%） v`no dI  
    <tFq6|  
    11.总结 o'Po<I  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 QDSB <0j  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 CQ13fu +|6  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3D%I=p(  
    • 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。  +/AW6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _L&C4 <e'  
     
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