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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。 iY,oaC~?"N  
    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。 rhaq!s38:  
    Lq.2vfA>  
    2．模拟任务 |) &d9|]  
    N|"kuRN#  
    @6R6.i5d  
    DOE： - 3PLP$P  
    相位型衍射 )~"0d;6_  
    光束整形器 E vY^]M_U  
    直径：2mmx2mm !v%>W< 3Q  
    形状：圆形 t"J{qfNs  
    相位级次：16     c`S+>:  
    -h ^MX  
    C+`V?rp=s  
    3.建模任务：入射光场 *M#L)c;6  
    2w+4B4  
    CZ$B2i6  
    高斯准直激光光束的光束参数 4!96k~d}  
    qJonzFp7  
    • 波长：632.8nm Mty[)+se  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm cAVdH{$"  
    W 9}xfy09  
    &{qKoI]  
     =^{MyR7  
    4.建模任务：期望输出光场 :.a184ax  
    f4d-eXGwx`  
    (@^ySiU  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: XUUP#<,s  
    C v*K.T  
    • FWHM-直径：0.5mm :Zob"*T  
    • 边缘宽度：50um t7V7TL!5'  
    • 效率：>95% B#5[PX  
    • 信噪比（SNR）：>30dB [[N${C  
    • 杂散光：<5% 1Q9Hs(s  
    +NvpYz  
     xA-?pLt "G  
    2_M+o]Z^  
    5.设计方案 c1y+k vv  
    rb'mFqg*u  
    &^ s8V]^  
    • 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）。 SlT>S1`rnG  
    • 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）。 -rgdKA@)(  
    O%F*i2I:+k  
    ~MYE8xrId  
     sD{Wc%5  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 [)0^*A2  
     nf&5oE^  
    7ju38@+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 \>n[x; $  
    • 用户必须输入所需的信息 4"!kCUB  
    - 入射场 IQ-l%x[fue  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） )z4eRs F|  
    - 系统参数 w5/6+@}  
    - 制造条件 >@4AxV\  
    Cp>y<C"  
     \"Z\Af<  
    :!?Fq/!  
    7.设计过程 !g=b=YK  
    V+l7W  
    OTJMS_IT  
    Z d@B6R  
    Q0x?OL]A  
    UVgSO|Tg  
    m^TN6/])  
    设计和优化过程由两步完成： M_r[wYt!  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 & 2q<#b  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 J}#2Wy^{  
     Iij$ce`nx  
    8.系统模拟 r{S DJa  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 =]pEvj9o  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &o1k_!25  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 d'3"A"9R7-  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 y+{)4ptg$<  
    e+VE FWz  
     p1 HbD`ST  
    8$ #z>  
    9. 初始几何光学设计的结果 qcQq.cS_'N  
    gm!sLZ!X  
    $MfRw  
    `R.Pz _oe  
    UTN[! 0[  
    感兴趣的优化函数 =20 +(<  
    • 效率满足（>95%） C=cn .CX  
    • 信噪比不满足（<30db） 2cRru]VZ5  
    • 杂散光不满足（>5% T34Z#PFwe  
     *n[B Bz  
    AP1ZIc6  
    A:yql`&s  
    -"H0Qafm  
    10. 后续IFTA优化后的结果 R(cg`8  
           eQn[  
    zn_#}}e;G  
    p0]\QM l1  
     %f1IV(3Qc  
    DQ[7p(  
    感兴趣的优化函数 Wv;,@xTZ  
    • 效率满足（>95%） -o!bO9vC  
    • 信噪比满足（<30db） _Rk vg-  
    • 杂散光满足（<5%） 8pftc)k  
    'd&4MA0X  
    11.总结 ^W@%(,xb  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 BF;}9QebmS  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Y5;afU='  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 aIrM-c8.O  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 FH$q,BI!R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 u4m8^fj+ T  
     
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