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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。 eBvW#Hzp  
    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。 \3j)>u,r  
    pzSqbgfrQ  
    2．模拟任务 #Q+R%p  
    0BXs&i-TP5  
    )k~1,  
    DOE： =h[yA f  
    相位型衍射 j 0?>w{e  
    光束整形器 uQ1jwYK`7  
    直径：2mmx2mm xppkLoPK  
    形状：圆形 MCd F!{  
    相位级次：16     d#7]hF  
    LaT8l?q q  
    =M7PvH'"  
    3.建模任务：入射光场 x\]z j!  
    w .l|G,%=  
    `:3&@.{T(  
    高斯准直激光光束的光束参数 T0?uC/7H  
    oek #^:pF  
    • 波长：632.8nm kYtHX~@  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \bRy(Z)  
    "cQvd(kug  
    z+Z%H#9e  
     ,5:![  
    4.建模任务：期望输出光场 MC6)=0:KX  
    [yvt1:q  
    OaNc9c"  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?q6Z's[  
    Kt6C43]7  
    • FWHM-直径：0.5mm @Q3, bj  
    • 边缘宽度：50um O&=KlnI:  
    • 效率：>95% nHVPMi>  
    • 信噪比（SNR）：>30dB V0S6M^\DK  
    • 杂散光：<5% 1^tSn#j  
    !c."   
     lT3|D?sF  
     )Oo2<:"  
    5.设计方案 ~R$[n.Vpk  
    ik1XGFy?  
    e@yx}:]h  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 sU0Stg8&b  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Vp\80D&  
    3Cd<p[%3#,  
    q>P[nz%  
     ^+URv  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 unJ iE!  
     =!YP$hfY  
    F6DxvyANr  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 nrF!;:x  
    • 用户必须输入所需的信息 )FV6,  
    - 入射场 B3eNFS  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） h&q=I.3O|?  
    - 系统参数 Fdr*xHx$P  
    - 制造条件 Mc!2mE%47m  
    nZ541o@t9  
     48:liR  
    (;C$gnr.C  
    7.设计过程 \4/:^T}*  
    @|E;}:?u  
    8F\~Wz7K  
    y~x#pC*w  
    ,cPkx~w0  
    BB0g}6M  
    T\)dt?Tv#\  
    设计和优化过程由两步完成： nrI"k2oA@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2 ae w6~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 IN<:P  
     O(WEgz  
    8.系统模拟 <|B$dz?r  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 J1nXAh)J  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4+-5,t7  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 %Fs*#S  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 f 5mY;z"  
    o@Scz!"g  
     sN"p5p  
    VtD@&N  
    9. 初始几何光学设计的结果 7Y%!,ff  
    q|R+x7x  
    )o86lH"z  
    wEZ,49  
    F19;RaP+  
    感兴趣的优化函数 "L ^TT2  
    • 效率满足（>95%） t) ;   
    • 信噪比不满足（<30db） _RN/7\  
    • 杂散光不满足（>5% {bW"~_6}  
     !}z%#$  
    A J<iM)l|  
    9)ACgz&(  
    +dDJes!]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 0Ddn@!J*  
           #"=%b e3  
    @QvfN>T  
    ] ,!\IqO  
     U p_>y>x  
    }*xC:A%aS  
    感兴趣的优化函数 V#p G; ,  
    • 效率满足（>95%） 2qt=jz\s  
    • 信噪比满足（<30db） ( K^YD K  
    • 杂散光满足（<5%） *K]>}  
    c ,Qw;  
    11.总结 zG& WWc`K  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ['/;'NhdlY  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ;+S2h-4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ON:LPf>"-  
    • 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。 -fb1cv~N  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 EG'7}W  
     
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