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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。 HQ9f ,<  
    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。 Zn:R PMk*  
    89{HJ9}  
    2．模拟任务 *fO3]+)d+  
    &a!BD/  
    /)N@M  
    DOE： 0YH+B   
    相位型衍射 ,~ ?'Ef80  
    光束整形器 3 <|`0pt}  
    直径：2mmx2mm !DjvsG1x  
    形状：圆形 6 y"-I !&  
    相位级次：16     r#WT`pav  
    Q8p&Ki;i  
    W-RqN!snJ8  
    3.建模任务：入射光场 v/uO&iQw5  
    (-7ZI"Ku  
    ]u-SL md  
    高斯准直激光光束的光束参数 F0~k1TDw  
    vv6$>SU  
    • 波长：632.8nm RhF>T&Q  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm K*K1(_x=  
    k'`m97B  
    tc_f;S`k  
     5yh/0i5|  
    4.建模任务：期望输出光场 G@!z$  
    Y izE5[*  
    sK$wN4k  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: XXmE+aI  
    1`f_P$&Z_J  
    • FWHM-直径：0.5mm si1*Wt<3Bc  
    • 边缘宽度：50um L^kp8o^$  
    • 效率：>95% `T ^G^7&  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &zL#hBE  
    • 杂散光：<5% fbrp#G71y  
    ?{o/I\\  
     >QQ(m\a$  
    m:tiY [c>W  
    5.设计方案 FHy76^h>e  
    Itm8b4e9;  
    )G^TW'9  
    • 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）。 `znB7VQ0  
    • 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）。 *E>.)B i  
    ofc.zwH  
    U3;aLQ*  
     ]7sx;KFv  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 `Y?t@dd  
     TmRx KrRs  
    Ftb%{[0}u3  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 wn +FTqj  
    • 用户必须输入所需的信息 yT OyDm-  
    - 入射场 4FeEGySow  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） >hMUr*j  
    - 系统参数 !&kL9A).  
    - 制造条件 2H#N{>7  
    l1_X(Z._V  
     qcB){p+UQ  
    9>m%`DG*  
    7.设计过程 m/&i9A  
    :LJ7ru2  
    yFIy`9R  
    -*VKlZ8-  
    C.a5RF0  
    I\P Bu$Ww  
    ?dy~ mob  
    设计和优化过程由两步完成： 7l8[xV  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 A//?6O Jx?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 8@K^|xeQ  
      |qcD;  
    8.系统模拟 sOFa!bdPW  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 u/^|XOy  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 #~Q=h`9  
    • 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。 X'sEE  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Ayx^Wp*s  
    R zR?&J  
     8m=Z|"H@  
    H>7dND 2;  
    9. 初始几何光学设计的结果 AMlV%U#  
    <)m%*9{  
    /9ZcM]X B  
    X33v:9=  
    tn<6:@T  
    感兴趣的优化函数 e29y7:)c=  
    • 效率满足（>95%） wvc>0?t'  
    • 信噪比不满足（<30db） i S p  
    • 杂散光不满足（>5% Fxd{ Zk`  
     2=*=^)FNI  
    Bt~s*{3$8  
    S)\8|ym6!  
    \3Jq_9Xv  
    10. 后续IFTA优化后的结果 WO</Q6+  
           [$\>~nj=  
    ksI>IW  
    &~~s6   
     m@qqVRn#)  
    1$LIpx  
    感兴趣的优化函数 )^;DGzG  
    • 效率满足（>95%） D5A=,\uk  
    • 信噪比满足（<30db） CMVS W6  
    • 杂散光满足（<5%） 4,1oU|fz  
    mBl7{w;Iv  
    11.总结 WYIw5 jzC  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 UVX"fZ)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +uQB rG  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 6 DP[g8  
    • 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。 E&2tBrAq  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 vZjZb(jlN  
     
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