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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。 -fIc4u[  
    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。 r[HT9  
    W8aU "_  
    2．模拟任务 Dl;d33  
    ehOs9b  
    XizPMN5a  
    DOE： kR6A3?[  
    相位型衍射 ESDB[ O+`x  
    光束整形器 v$$]Gv(  
    直径：2mmx2mm  H+cNX\,  
    形状：圆形 L0&S0HG   
    相位级次：16     A 0#Y, 1  
    30 7fBa  
    lfS;?~W0k  
    3.建模任务：入射光场 BXTN>d27  
    {j6g@Vd6lx  
    vg^Myn   
    高斯准直激光光束的光束参数 |< N frz  
    Gc;B[/:  
    • 波长：632.8nm w:Q|?30  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm If.n(t[M9  
    :t2B^})\  
    fI11dE9&?[  
     R [9w  
    4.建模任务：期望输出光场 'TX M{RGw  
    YsAF{  
    %3,xaVN  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: FDq{M?6i  
    R$xY8+}V  
    • FWHM-直径：0.5mm %N{sD[^  
    • 边缘宽度：50um  ? ICDIn  
    • 效率：>95% 4 =Fg!Eu<  
    • 信噪比（SNR）：>30dB v>at/ef  
    • 杂散光：<5% p\+6"28{_~  
    ^K*-G@B  
     [.U^Wrd  
    t F/nah  
    5.设计方案 &"AQ; %&N  
    {8ECNQ[]  
    9Dq.lr^  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 D-iUN  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 6z]`7`G   
    >a9l>9fyY  
    !Mil?^  
     Dqr9Vv  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 NUu;tjt:  
     ;KS`,<^-  
    Bbs5f@E  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 YZ*{^'  
    • 用户必须输入所需的信息 cUC17z2D  
    - 入射场 `]hCUaV   
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 0s!N@ ,T  
    - 系统参数 acP ;(t  
    - 制造条件 "GLYyC  
    }s6G!v^2""  
     ?'f^X$aS  
    >D3z V.R  
    7.设计过程 U IQ 6SvM  
    .~22^k  
    FpC~1Nau  
    r\bq[9dX>  
    S[.5n]  
    %/md"S  
    .m!s". ?[  
    设计和优化过程由两步完成： r?afv.@L2  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 IrUi E q  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 b.,$# D{p  
     NlMQHma  
    8.系统模拟 h=Oh9zsz8  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !*8#jy  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *G9 [j$  
    • 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。 1>yha j(K  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 FSVS4mtiX\  
    -7,vtd[h  
     !`Xt8q\r  
    4UazD_`'  
    9. 初始几何光学设计的结果 Yd.027  
    F\Y,JUn[G  
    v2(U(Tt  
    UXQb ={  
    9g4QVo|  
    感兴趣的优化函数 UMv"7~  
    • 效率满足（>95%） l&$*}yCK  
    • 信噪比不满足（<30db） GP Ix@k  
    • 杂散光不满足（>5% $Llv p bl  
     I=K[SY,]9  
    0|GpZuGO9  
    oq243\?Y  
    U* 4{"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 | [p68v>  
           >|5XaaDa  
    )2#vhMpdN  
    /AoVl'R  
     \N4d_ fPj  
    M,ppCHy/$  
    感兴趣的优化函数 l~CZW*/  
    • 效率满足（>95%） 6/VNuQ_#  
    • 信噪比满足（<30db） #fO*ROe  
    • 杂散光满足（<5%） 8>2&h  
    xp~YIeSg  
    11.总结 m\1VF\  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 l#p }{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }z8{B3K  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 `3]Rg0g&Xe  
    • 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。 ]DGGcUk7  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _F3KFQ4,S-  
     
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