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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。 sULIrYRA  
    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。 .P)s4rQ\  
    FZe:co8Mu  
    2．模拟任务 n1QEu"~Zj  
    :`0'GM" `  
    v:r D3=M-  
    DOE： .E+OmJwD  
    相位型衍射 h6u2j p(+  
    光束整形器 }#yU'#|d  
    直径：2mmx2mm (n=9c%w  
    形状：圆形 iH-bo@  
    相位级次：16     H LjvKE=W  
    /8xH$n&xoC  
    w&p~0cA~  
    3.建模任务：入射光场 X*pZNz&E  
    1ZT^)/G  
    \un sh^M  
    高斯准直激光光束的光束参数 VmN}FMGN  
    Hm>-LOCcl  
    • 波长：632.8nm ]\A1mw-T  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Ri|k<io  
    Iq{o-nq  
    w6vLNX  
     C<_ Urnmn  
    4.建模任务：期望输出光场 (O$}(Tn  
    -Q6(+(7_|  
    (tepmcf  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: N83!C=X'  
    }FrEF\}]_7  
    • FWHM-直径：0.5mm ]?[zx'|  
    • 边缘宽度：50um ?TDvCL  
    • 效率：>95% lM>.@:  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %/51o6a  
    • 杂散光：<5% 14mf}"z\  
    Zr=ib  
     {$;2 HbM(  
    )X/*($SuA  
    5.设计方案 Cl,9yU)1n  
    .}o~VT:!?Y  
    DKX/W+#a  
    • 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）。 `|nH1sHFq  
    • 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）。 AcKU^T+  
    oz LH]*  
    j_p`Ng  
     mjbTy"}"  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 t<Ot|Ex  
     :$Q`>k7A  
    }3Qc 24`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 x|8^i6xB  
    • 用户必须输入所需的信息 6D|p Qs  
    - 入射场 JnY$fs*"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） _ Hc%4I  
    - 系统参数 oB p3JX9_f  
    - 制造条件 qe<Hfp/p  
    F>*{e  
     Zae.MO^C!  
    \^jjK,OK  
    7.设计过程 Goxl3LS<  
    @Gt`Ds9=  
    3f"C!l]Xu  
    `{[RjM`  
    SrFx_n  
    b]T@gJ4H=  
    ++b$E&lYU  
    设计和优化过程由两步完成： w9MoT.kI}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 onwjn+"&  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 wjrG7*_Y4v  
     M diw Ri  
    8.系统模拟 TN\|fzj  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >{wuEPA  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "N 3)Qr  
    • 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。 "oR@JbdX  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (!3;X"l  
    A|L'ih/  
     #Y2i*:<  
    9gy(IRGq/  
    9. 初始几何光学设计的结果 2s\BY%XY  
    ~Wei|,w'<  
    0mTr-`s  
    X %4Kj[I^  
    E"6X|I n  
    感兴趣的优化函数 nn+_TMu  
    • 效率满足（>95%） `:p1&OS  
    • 信噪比不满足（<30db） .XS9,/S  
    • 杂散光不满足（>5% rQb7?O@-  
     V%*b@zv  
    wP<07t[-g  
    GSi>l,y'  
    F'FP0t!S  
    10. 后续IFTA优化后的结果 VL\t>n  
           lyv4fP  
    '#.#$8l  
    UG](go't  
     cE\>f8 I  
    hr/o<#OW  
    感兴趣的优化函数 n<7u>;SJQ  
    • 效率满足（>95%） /<{:I \<  
    • 信噪比满足（<30db） TB!(('  
    • 杂散光满足（<5%） r@kP*  
    3I  $>uR  
    11.总结 V 1/p_)A  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -1u9t4+`  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~b)74M/  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [9o4hw  
    • 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。 !5Sd2<N  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 "N5!mpD"  
     
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