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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。 x-tA {_:  
    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。 =;Wkg4\5  
    ;Jx ^  
    2．模拟任务 :\4O9f*5+  
    ?ZDx9*f  
    ,l0s(Cg  
    DOE： Q=^}B}G  
    相位型衍射 5VG@Q%  
    光束整形器 {F@;45)o  
    直径：2mmx2mm fi bR:8  
    形状：圆形 >W-e0kkH  
    相位级次：16     rBr28_i   
    _^P>@ ^  
    + s[(CI.b  
    3.建模任务：入射光场 q8kt_&Ij  
    ; H:qDBH  
    +S/8{2%?DG  
    高斯准直激光光束的光束参数 zR{TWk]  
    L"}@>&6  
    • 波长：632.8nm b]|7{yMV  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm jU4Ir {f  
    *Gu=O|Mm  
    }DZkCzK  
     YLFTf1G9  
    4.建模任务：期望输出光场 .-WCB  
    $mlsFBd  
    4 Qw;r  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Q7}w Y  
    OcSLRN?t  
    • FWHM-直径：0.5mm ImF/RKI~ "  
    • 边缘宽度：50um R0/~) P  
    • 效率：>95% \[D"W{9l  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 0hNc#x6  
    • 杂散光：<5% b%)a5H(  
    M2oKLRt)L  
     Pc4sReo'  
    rcyH2)Y/e  
    5.设计方案 Q2fa]*Z5  
    GGLVv)  
    wkIH<w|jb  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 aX~iY ~?_  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 i, )kI  
    7 'f>  
    L1D%vu`  
     a(J~:wgd  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 qY0Ic5wCY  
     -7pZRnv  
    L3kms6ch  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 V'6%G:?0a  
    • 用户必须输入所需的信息 dvXu?F55  
    - 入射场 ]"YG7|EU  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） BRW   
    - 系统参数 =E,*8O]  
    - 制造条件  z!F?#L5  
    ?EpY4k8,  
     i^gzl_!  
    leyX: +  
    7.设计过程 ZM)a4h,kcm  
    /#Xz+#SqY  
    R_H di~ k  
    r-!8in2  
    @0)bY*njj  
    S&QZ"4jq  
    xUeLX`73  
    设计和优化过程由两步完成： +q =/}|  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 3-Ti'xM  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 U~T/f-CT  
     w-\GrxlbX  
    8.系统模拟 Qb SX'mx<  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7pGlbdS  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \.*aC)  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Uq[NO JC  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $I tehy  
    .IG(Y!cB  
     {j^}"8GB  
    ,7/N=mz  
    9. 初始几何光学设计的结果 /O&j1g@  
    >Ks|yNJ  
    ~s88JLw%&u  
    C$?dkmIt  
     o,X ?  
    感兴趣的优化函数 T$RZRZo  
    • 效率满足（>95%） \a}%/_M\  
    • 信噪比不满足（<30db） jT'1k[vJj  
    • 杂散光不满足（>5% O@EpRg1  
     QRa>W/N  
    Gh@QR`xxc  
    +=:CW'B5  
    'KXvn0  
    10. 后续IFTA优化后的结果 z?+N3p9  
           *%Q!22?6F  
    f4:g D*YT  
    \]o#tYN\a0  
     \5O4}sm$*  
    fpzC#  
    感兴趣的优化函数 N|8TE7- F|  
    • 效率满足（>95%） :,:r  
    • 信噪比满足（<30db） Z.rKV}yjY  
    • 杂散光满足（<5%） ]X{LZYk  
    _ea!psA0  
    11.总结 bl:.D~@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 UX(#C,qgG  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 :uqsRFo&4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Oi=kL{DG:s  
    • 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。 DmPp&  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \J:/l|h  
     
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