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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。 m[xl) /e  
    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。 Lo'pNJH;$  
    ;ZUj2WxE  
    2．模拟任务 VA[EY`8  
    %?+vtX  
     7qy PI  
    DOE： tnobqL'  
    相位型衍射 =tD*,2]  
    光束整形器 }},0#Ap  
    直径：2mmx2mm rs?Dn6:;B  
    形状：圆形 "6\ 5eFN;  
    相位级次：16     U.,S.WP+d  
    pM@8T25=  
    g_cED15  
    3.建模任务：入射光场 >fWGiFmlk  
    '27$x&6>S  
    _Z]l=5d  
    高斯准直激光光束的光束参数 AMjr[!44 @  
    ^'E^*R  
    • 波长：632.8nm ,5v'hG  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm y/\b0&  
    +Mq\3  
    '(@q"`n  
     K1hkOj;S  
    4.建模任务：期望输出光场 ,e43m=KhK  
    q~ a FV<Q  
    j7Fb4;o{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: j%s,%#al  
    xg/(  
    • FWHM-直径：0.5mm - $<oY88  
    • 边缘宽度：50um ?Vd~  
    • 效率：>95% %3qjgyLZ|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB c`;oV-f  
    • 杂散光：<5% ,Suk_aX>  
    ?pZU'5le`  
     =!q]0#  
    ^nNY| *  
    5.设计方案 l%2VA  
    pF8$83S  
    a6n@   
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 5kw  K%  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 d[9{&YnH !  
    &Tt7VYJfIV  
    YCiG~y/~  
     cEu_p2(7!B  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 U!q2bF<@  
     [<@T%yq  
    'Hx#DhiFz  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >`UqS`YQK  
    • 用户必须输入所需的信息 39 }e }W"  
    - 入射场 c qCNk  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） !6=s{V&r1  
    - 系统参数 s`=| D'G(=  
    - 制造条件 "L]v:lg3  
    !6-t_S  
     ;GM`=M4  
    E~}H,*)  
    7.设计过程 Y9X,2L7V  
    m+'1c}n^7  
    DGGySO6=$e  
    2x<BU3  
    XA#qBxp/h  
    Wd7*7']  
    L;opQ~g  
    设计和优化过程由两步完成： LmJjO:W}^y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4ct-K)Ris  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 .\oW@2,RA9  
     <~uzHg%Y  
    8.系统模拟 u W,J5!  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 \m|5Aqs  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 pP.`+vPi  
    • 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。 ]~]TZb  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 mh"PAp  
    ;g?PK5rB(  
     .) tQ&2  
    @xdtl{5G  
    9. 初始几何光学设计的结果 RjVU m+<  
    gH(#<f@ZI  
    h!dij^bD  
    .>;??BG}  
    25Z} .))  
    感兴趣的优化函数 ^ulgZ2BQ|  
    • 效率满足（>95%） Pxf>=kY  
    • 信噪比不满足（<30db） Rp2h[_>  
    • 杂散光不满足（>5% G_=i#Tu[  
     4Mg%}/cC  
    UucX1%  
    vh.8m $,  
    uSXnf  
    10. 后续IFTA优化后的结果 [O\ )R[J  
           !4cCq_  
    @:w^j0+h  
    olQP>sa  
     C1f$^N  
    rEp\ld  
    感兴趣的优化函数 VOj7Tz9UD  
    • 效率满足（>95%） 6k@F?qHS  
    • 信噪比满足（<30db） a:*N0  
    • 杂散光满足（<5%） wq.'8Y~BE  
    ^(  
    11.总结 38&K"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 uy2~<)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8cZ[Kl%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 rCqwJoC`v  
    • 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。 lmcgOTT):  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ,k.")  
     
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