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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。 lkp!S3,  
    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。 )_EQU8D4ug  
    NXDV3MH=  
    2．模拟任务 z x{\SU  
    ))63?_  
    hD58 s"L$  
    DOE： Jg|3Wjq5  
    相位型衍射 nLkC-+$tM  
    光束整形器 WT(R =bLw  
    直径：2mmx2mm LJZEM;;}  
    形状：圆形 ihH!"HH+  
    相位级次：16     kYs2AzS{d  
    V]}/e!XK\  
    Z.m.Uyz{7  
    3.建模任务：入射光场 Jg k@ti.}Z  
    e,I-u'mLQs  
    O3*Vilx  
    高斯准直激光光束的光束参数 13A11XTp  
    @N.W#<IG  
    • 波长：632.8nm )@Xdr0  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm n*D)RiW  
    l) VMF44  
    CT4R/wzY7  
     n<yV]i$  
    4.建模任务：期望输出光场 cJ:BEe  
    "DWw1{ 5/  
    : M0LAN  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: z[qM2  
     [.z1  
    • FWHM-直径：0.5mm LEVNywk[  
    • 边缘宽度：50um _a*Wk  
    • 效率：>95% OY~5o&Oa  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 7+T\  
    • 杂散光：<5% ?Pmj}f  
     wSV[nK  
     lKIHBi  
    L6$,<}l  
    5.设计方案 oB9Fas!N  
    2T?t[;-  
    Q;r 0#"  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 XA9$n_| bw  
    • 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）。 D (qT$#  
    >tP/"4c  
    /q='~t  
     aDza"Ln  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 e%'9oAz  
     AH=6xtS-  
    u# =N8  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Kt}dTpVFr  
    • 用户必须输入所需的信息 >)N,V;j  
    - 入射场 Y/Y746I  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） P'ZWAxd  
    - 系统参数 _Zf1=& U#/  
    - 制造条件 "P<~bw5   
    WHAEB1c#Q  
     AW> P\>{RE  
    Zb2 B5( 0  
    7.设计过程 %q>gwq A  
    BzWmV .5  
    wZrdr4j  
    >>^c_0"O  
    (2qo9j"j/Y  
     mH?^3T  
    UQW;!8J#R(  
    设计和优化过程由两步完成： i-E&Y*\^9H  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9@D,ZSi  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 B u4N~0  
      2 H^9Qd  
    8.系统模拟 ,u]kZ]  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 fngZ0k!  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \mc~w4B[)3  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 y'pG'"U]_  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 3Q`'C7Pi  
    A ;kAAM  
     Za}91z"  
    QX(:!b  
    9. 初始几何光学设计的结果 Ti' GSL  
    :syR4A WM  
    >{GC@Cw  
    u4+VG5.rhT  
    W=)}=^N0  
    感兴趣的优化函数 =}c~BHT  
    • 效率满足（>95%） TvdmgVNP  
    • 信噪比不满足（<30db） SxT:k,ji  
    • 杂散光不满足（>5% |y'q`cY  
     mbS &>  
    dd4yS}yBlR  
    +%gh?  
    z5Nw+#m| i  
    10. 后续IFTA优化后的结果 A0[flIl  
           b|fq63ar;  
    Lwv9oa|  
    FP9ZOoog  
     1uy+'2[Z-D  
    UJ6WrO5#kB  
    感兴趣的优化函数 `C!Pe84(  
    • 效率满足（>95%） o-)E_X  
    • 信噪比满足（<30db） Z.R^@@RqJ  
    • 杂散光满足（<5%） T\c dtjk  
    [;.zl1S<  
    11.总结 hR{Fn L  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 !EKF^n6  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 uNx3us-  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /-4%ug tD$  
    • 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。  &$+yXN  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 O9>/ WmLe  
     
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