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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。 {^ 1s  
    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。 ;|&Ak_I2G  
    % FW__SN$c  
    2．模拟任务 V}(snG,  
    ;i?Ao:]  
    $ KQ7S>T  
    DOE： M0g!"0?  
    相位型衍射 :[P>e ox  
    光束整形器 Rdao  
    直径：2mmx2mm g-j`Ex%  
    形状：圆形 &> 43l+  
    相位级次：16     G>f-w F6  
    \ a18Hp|%  
    6n 37R#(  
    3.建模任务：入射光场 Vvu+gP'z.  
    g &~T X  
    -_BS!T%r  
    高斯准直激光光束的光束参数 9NLO{kN  
    Ld6j;ZJ';  
    • 波长：632.8nm u!`oKe;  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 0p\R@{  
    +~mBo+ ,  
    EdxTaR  
     $$8xdv#  
    4.建模任务：期望输出光场 qYZ\< h^  
    0Pw?@uV  
    uV?[eiezD0  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: z 17  
    fOtin[|}6@  
    • FWHM-直径：0.5mm @*jd.a`  
    • 边缘宽度：50um 6?OH"!b2-}  
    • 效率：>95% 4Sv&iQ=vh  
    • 信噪比（SNR）：>30dB oW3{&vfz  
    • 杂散光：<5% pJ[7m  
    r2H_)Oi  
     J/Ki]T9  
    ma.yI};$  
    5.设计方案 OLpE0gZ.|`  
    OV ~|@{6T  
    3l"7$B  
    • 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）。 &A>Hq/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）。 13(JW  
    h7mJXS)t|  
    f;M7y:A8q,  
     Z7?C^m  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 E ?(+v  
     z OkUR9  
    b489sa  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 H@%Y!z@\  
    • 用户必须输入所需的信息 Y%OE1F$6NN  
    - 入射场 1L.H"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） RMU]GCa  
    - 系统参数 :=x-b3U  
    - 制造条件 l%]S7|PKx  
    D/C,Q|Ya6  
     g@]G [(  
    c%Ht; sK`*  
    7.设计过程 @+1-_Q`s/R  
    !X721lNP  
    f6n'g:&.W  
    @WVpDhG  
    zTb!$8D"g  
    gd3~R+Kd  
    S;[g0j  
    设计和优化过程由两步完成： m/l#hp+  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +BcJHNIB  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 yZFm<_9>  
     jeM %XI  
    8.系统模拟  J5 PXmL  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Dl hb'*@  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 O}\$E{-  
    • 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。 b#cXn4<3D  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 y)N57#e  
    H SEfpbh  
     =9@{U2 =l  
     9')  
    9. 初始几何光学设计的结果 d>@&[C!28  
    !_<zK:`-L  
    V"=(I'X  
    "{-jZdq'  
    z45 7/zO  
    感兴趣的优化函数 f,{O%*PUA  
    • 效率满足（>95%） {w*5uI%%e  
    • 信噪比不满足（<30db） FWpcWmS`s  
    • 杂散光不满足（>5% 9C[i#+_3M  
     Tvf%'%h1  
    :[f2iZ"  
    1s5F jD?M  
    OL|_@Fv`A  
    10. 后续IFTA优化后的结果 sCG[gshq  
           Cisv**9  
    8,Iil:w  
    w_o|k&~,  
     n<47#-  
    >R "]{y  
    感兴趣的优化函数 _kR);\V.8  
    • 效率满足（>95%） |E:q!4?0  
    • 信噪比满足（<30db） ^gx`@^su  
    • 杂散光满足（<5%） a?#v,4t^  
    h">L>*Wfx  
    11.总结 p&'oJy.P  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 LPr34BK  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 T;/Y/Fd  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7 ,Tg>,%Q  
    • 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。 p^1s9CM%  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 )Zx;Z[  
     
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