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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。 [F'|KcE3  
    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。 @Ns[qn;9  
    1Qu@pb^  
    2．模拟任务 7}g4ePYag  
    6JDaZh"=K  
    R|v'+bv  
    DOE： g `%in  
    相位型衍射 /isalOT  
    光束整形器 ]8}51y8  
    直径：2mmx2mm  ?C#E_  
    形状：圆形 0ZM(heQ  
    相位级次：16     g;v;xlY`N  
    Pc_aEBq  
    tAF?. \x"g  
    3.建模任务：入射光场 nYFrp)DLK  
    5nUJ9sqA  
    -^546 7  
    高斯准直激光光束的光束参数 <S041KF.{6  
    ]%)<9 ]}  
    • 波长：632.8nm #{vC =m73  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm T!8^R|!a6  
    An$2='=/  
    Xv|=RNz  
     ~Ix2O   
    4.建模任务：期望输出光场 +.Ij%S[Px5  
    3iIy_nWC  
    SkE<V0  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 0] kKF<s  
    QYboX~g~p  
    • FWHM-直径：0.5mm qD4]7"9  
    • 边缘宽度：50um qyv=ot0"~F  
    • 效率：>95%  L23}{P  
    • 信噪比（SNR）：>30dB pYx,*kG:HW  
    • 杂散光：<5% ,VHqZ'6  
    1|(Q|  
     =c'4rJ$+  
    $2Whb!7Z(  
    5.设计方案 6e%@uB}$  
    >%k6k1CZ  
    RqtBz3v  
    • 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）。 I I+y  
    • 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）。 W&IG,7tr  
    y %Q. (  
     Zgo~"G  
     y%SxQA +\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 \</!kY*3@t  
     #GE]]7:Na  
    <qwf"Ey  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 yQiY:SH  
    • 用户必须输入所需的信息 FfdB%  
    - 入射场 cm(*F 0<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） (?fU l$q\  
    - 系统参数 /ce;-3+  
    - 制造条件 9%"7~YCDas  
    #$I@V4O;#  
     j#1G?MF  
    P.'.KZJ:WD  
    7.设计过程 mdWA5p(  
    -B *W^-;*  
    QQM:[1;RT  
    P>V oA  
    Aqmpo3P[+  
    tWIs |n  
    2'DCB{Jv  
    设计和优化过程由两步完成： jYHnJ}<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^#Ha H  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >fH0>W+!  
     >R+-mP!nj  
    8.系统模拟 j uA@"SG  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~U0%}Bbh  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 -&Z!b!jN  
    • 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。 n#lbfN 4  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X 0G,tl  
    +e>SK!kB7  
     m/KaWrw/)  
    c*;oR$VW  
    9. 初始几何光学设计的结果 Mu\V3`j  
    yQ$irS?  
    S&_03  
    i]v3CY|3AI  
    ]pn U"  
    感兴趣的优化函数 !l (Vk  
    • 效率满足（>95%） ,/\`Rc^n  
    • 信噪比不满足（<30db） (S~kyU!)0  
    • 杂散光不满足（>5% n<.7tr0f\  
     A2|Bbqd  
    @d WA1tM  
    0D(8-H  
    x?Abk  
    10. 后续IFTA优化后的结果 GV0\+A"vD  
            FA+HR  
    D+]mKPB  
    J,=K1>8s  
     .U!EA0B  
    16iTE-J_  
    感兴趣的优化函数 kL'4m  
    • 效率满足（>95%） X+4Uh I  
    • 信噪比满足（<30db） Kxsd@^E  
    • 杂散光满足（<5%） gP% <<yl  
    !j6 k]BgZ  
    11.总结 MhMiSsZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1)X|?ZD]F  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 G\sx'#Whc  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 qs]W2{-4~  
    • 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。 j1_>>xB  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Xf4QLw/r  
     
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