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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。 1u(.T0j7f  
    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。 eI:C{0p=  
    $Gv9m  
    2．模拟任务 ez!C?  
    Bw64  
    z0*_^MH  
    DOE： e=;AfK  
    相位型衍射 ] Ww?QhJ  
    光束整形器 H4!+q:<  
    直径：2mmx2mm OP|8Sk6 r  
    形状：圆形 ~Oq +IA~9  
    相位级次：16     *`Yv.=cd  
    9*=W-v  
    z,bQQ;z9  
    3.建模任务：入射光场 -O!Zxg5x  
    z7Eg5rm|QZ  
    &0(  
    高斯准直激光光束的光束参数 H0R&2#YD  
    VZ](uFBY  
    • 波长：632.8nm !o+_T?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm @b~fIW_3>  
    e^Ky<*Y  
    *"r~-&IL  
     tP%{P"g3^  
    4.建模任务：期望输出光场 GS Q/NYK  
    d)R352  
    0 Ir<y  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: [mr9(m[F  
    n[,w f9  
    • FWHM-直径：0.5mm R &4Z*?S  
    • 边缘宽度：50um xvSuPP4 m  
    • 效率：>95% `VL}.h  
    • 信噪比（SNR）：>30dB !\;FNu8_.  
    • 杂散光：<5% u@%r  
    5W@jfh)  
     f5==";eP  
    h"[+)q%L  
    5.设计方案 l-$uHHyu*  
    _ _>.,gL7  
    p/ >`[I  
    • 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）。 JQ-gn^tsy  
    • 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）。 TSsKfexQ  
    @b3#X@e}  
    cl*PFQp9j  
     wgRs Z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 @ (i!Y L  
     FG!X"<he  
    K[7EOXLy  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ii0Ce}8d~  
    • 用户必须输入所需的信息 h<\_XJJ  
    - 入射场 3u\;j; Td!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） GzTq5uU&  
    - 系统参数 M}wXJ8aF?  
    - 制造条件 $CE[MZ&S  
    `K >?ju"  
     AisN@  
    \rV B5|D?  
    7.设计过程 7RvUH-S[  
    P0-Fc@&Y  
    U70]!EaT  
    mG1 IQ!  
    sW^a`VM  
    KYxBVgJ  
    >u(>aV|A  
    设计和优化过程由两步完成： eb8w~   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 a%Jx `hx  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 M-uMZQ e  
     ;!T{%-tP  
    8.系统模拟 f0LP?]  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 6R29$D|HFO  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {+g[l5CR[  
    • 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。 CC3v%^81l^  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )P>u9=?,=E  
    zK+52jhi  
     m2Uc>S  
    %AnW~v  
    9. 初始几何光学设计的结果 -)y%~Zn  
    D=)f )-u'  
    Ut)r&?  
    t=#Pya  
    5ZAb]F90  
    感兴趣的优化函数 ARfRsPxr  
    • 效率满足（>95%） AP\ofLmq  
    • 信噪比不满足（<30db） VZIR4J[\.  
    • 杂散光不满足（>5% \BI/G  
     =BZ?-mIU  
    mEuHl>  
    ,`8Y8  
    })IO#,  
    10. 后续IFTA优化后的结果 7> Pgc  
           ; W7Y2Md  
    /M OnNnV  
    %E27.$E_  
     Ld|V^9h1;  
    ! qJI'+_  
    感兴趣的优化函数 | H ;+1  
    • 效率满足（>95%） G7* h{nE  
    • 信噪比满足（<30db） r5/R5Ga^  
    • 杂散光满足（<5%） ZZ)G5ji  
    IdM*5Y>f  
    11.总结 " B@jfa%  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 czBi Dk4  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 aN^IP  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |[cdri^?D  
    • 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。 /CT(k1>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 chAan~r[*  
     
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