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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。 'N*!>mZ<  
    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。 >1m)%zt  
    c%jsu"  
    2．模拟任务 6aRGG+H  
    o*-h%Z.  
    &|s+KP|d  
    DOE： [ k!-;mi   
    相位型衍射 dFx2>6AZt  
    光束整形器 T=^jCH &  
    直径：2mmx2mm L7s>su|c(  
    形状：圆形 KlY,NSlQ  
    相位级次：16     2]2{&bu  
    LjSLg[i  
    qo)Q}0  
    3.建模任务：入射光场 _yiR h:  
    ht2 f-EKf{  
    yI3Q|731)  
    高斯准直激光光束的光束参数 5?Uo&e  
    7U&5^s )J  
    • 波长：632.8nm &$<(D0  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm U~oBNsU"  
    YR?3 61FK  
    6#-6Bh)>4  
     +.S#=  
    4.建模任务：期望输出光场 :a#F  
    *~"zV`*Q  
    qUifw @  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: fL(':W&n-  
    v&p,Clt-2  
    • FWHM-直径：0.5mm P#w}3^  
    • 边缘宽度：50um ;RNM   
    • 效率：>95% m5X3{[a :  
    • 信噪比（SNR）：>30dB NQDLI 1o  
    • 杂散光：<5% w 9G_>+?E  
    5dg-d\ 6S  
     /!^L69um  
    ;3 G~["DA  
    5.设计方案 oP+kAV#]  
    N8,EI^W8Z  
    nu;} S!J  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 [B}1z  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 !S~,> ,yd  
    }5fU7&jA;3  
    hZp=BM"bJ  
     <^CYxy  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 m Y$nI -P  
     }%-UL{3%  
    @PT`CK}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 V<7R_}^_7  
    • 用户必须输入所需的信息 o}WB(WsG  
    - 入射场 jz{(q;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） JN{<oxI  
    - 系统参数 A8 \U CG  
    - 制造条件 l4iuu  
    A6{t%k~F  
     1 ;cv-W  
    &_< VZS  
    7.设计过程 &Pmc"9Rl  
    :*mA,2s  
    80{#bb  
    P]!LN\[  
    BengRG[  
    e#l*/G*,  
    )m|X;eEo  
    设计和优化过程由两步完成： xDPQG`6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 aDm-X r  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 tU+@1~ ~  
     gGtep*k  
    8.系统模拟 }u(d'9u  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )z]q"s5 Y  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 anHBy SI3  
    • 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。 >$7wA9YhL  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "wT ~$I"  
    Ov $N"  
     (t]lP/  
    uvu**s  
    9. 初始几何光学设计的结果 o~i]W.SI(  
    o7_MMeQ4  
    ?RgU6/2  
    jw:4fb  
    /E`l:&89)  
    感兴趣的优化函数 K^!e-Xi6  
    • 效率满足（>95%） "| .  +L  
    • 信噪比不满足（<30db） Ee t+  
    • 杂散光不满足（>5% w5dI k]T  
     n:5O9,umZ  
    l|@/?GaH  
    K#9(|2 J%  
    `-72>F;T  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ,z?<7F1q=  
           Vu|Br  
    XE f&Yd  
    4b3F9  
     O84v*=uA  
    b qg]DO$*  
    感兴趣的优化函数 nLFx/5sL  
    • 效率满足（>95%） *j_fG$10g  
    • 信噪比满足（<30db） BNL8hK`D  
    • 杂散光满足（<5%） 9A/Kn]s(jj  
    M `9orq<  
    11.总结 Z]7;u>2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 lRF_ k  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -!C Y,'3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 GvZac  
    • 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。 #lBpln9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 :f?,]|]+-  
     
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