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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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    光券
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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。 p70,\&@3  
    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。 - &NQ\W  
    F1\`l{B,\  
    2．模拟任务 5Fr;  
    2J&XNV^tJ  
    SLg+H  
    DOE： zw< 4G[u  
    相位型衍射 /bi6>GaC:E  
    光束整形器 drs-mt8  
    直径：2mmx2mm 0 S2v"(_T  
    形状：圆形 a0{[P$$  
    相位级次：16     Y.(v{l  
    Z/n3aYM  
    99a \MH`^  
    3.建模任务：入射光场 ,y{0bq9*2  
    w)^\_uAlS  
    x!`b'U\  
    高斯准直激光光束的光束参数 sK`< kbj  
    0K/G&c?;=  
    • 波长：632.8nm b h*^{  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 0s )cVYppe  
    prwC>LE  
    q[Vi[b^F  
     U>in2u 9  
    4.建模任务：期望输出光场 y&y/cML?  
    \hrrPPD1z  
    64h_1,U  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: YWSz84d  
    di--:h/  
    • FWHM-直径：0.5mm ka!Bmv)  
    • 边缘宽度：50um =w?M_[&K)  
    • 效率：>95% b~jIv:9T  
    • 信噪比（SNR）：>30dB [7'#~[a~  
    • 杂散光：<5% pXve02b1B  
    is9}ePC7Xu  
     (*MNox?w  
    wLY#dm  
    5.设计方案 "Wo.8  
    Y~:}l9Qs  
    6g}^Q?cpV#  
    • 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）。 \QliHm!  
    • 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）。 <D~6v2$  
    gxI&f  
    Wgav>7!9  
     RzpC1nd  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 <b6s&"%=  
     Ze#Jhn@  
    ,.[.SU#V  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4 #aqz9k  
    • 用户必须输入所需的信息 ]{(l;k9=e  
    - 入射场 `b#/[3  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .F4oo=  
    - 系统参数 z<n"{%  
    - 制造条件 *e%Dg{_  
    3T" #T&eL  
     1$);V,DK!  
    'BqrJfv  
    7.设计过程 aF,j J}On  
    ri#,ec|J  
    e)*mC oR  
    G XarUjs  
    ZEL/Ndk  
    jaK'W  
    j\!~9  
    设计和优化过程由两步完成： I0I_vu  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4sj9Z:  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 m &9)'o  
     #D= tX  
    8.系统模拟 hK:#+hg,  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }PtI0mZ1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 A(q~{  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 :/>7$)+  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 BHF{-z  
    N{ : [/  
     9@( O\xr  
    's=Q.s  
    9. 初始几何光学设计的结果 Dm>T"4B`/  
    n"XdHW0  
    I h5/=_n  
    iSOD&J_  
    _u#/u2<  
    感兴趣的优化函数 D_O5k|-V  
    • 效率满足（>95%） 7J0 ^N7"o  
    • 信噪比不满足（<30db） 7YMxr3F  
    • 杂散光不满足（>5% 1f+*Tmc5]Q  
     !}iL O0  
    %T3j8fC{s  
    -X`~;=m>U  
    ;~}- AI-  
    10. 后续IFTA优化后的结果 lf?Z{^  
           :jZ*,d%1={  
    $.ymby  
    db{NK wpj'  
     cFRSd }p=  
    6$W-?  
    感兴趣的优化函数 1j oc<EI  
    • 效率满足（>95%） 6&i[g  
    • 信噪比满足（<30db） A>qd2  
    • 杂散光满足（<5%） ^?H\*N4  
    uU8*$+ "  
    11.总结 7yY1dR<Y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {Uik|  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 E`oSi ez)  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 N%|^;4}k  
    • 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。 ,2=UuW"K  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 B ]|5?QP-  
     
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