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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。 ]0r|_)s  
    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。 ~j'l.gQb  
    :ah 5`nmPO  
    2．模拟任务 ,2]X}&{i  
    ')N{wSM9Ft  
    `.2h jO  
    DOE： O0PJ6:9P  
    相位型衍射 o-cAG{.WC  
    光束整形器 ]p!Gt,rYq  
    直径：2mmx2mm 'r\ V. 4  
    形状：圆形 178Mb\8  
    相位级次：16     -<#!DjV6(  
    Ap$y%6  
    Y+qQIMZ  
    3.建模任务：入射光场 .6~`Ubr}E  
    OD=!&LM  
    m~'? /!!  
    高斯准直激光光束的光束参数 _Zc%z@}  
    tV/Z)fpyH  
    • 波长：632.8nm CD0VfA>Z  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm T%Pp*1/m7  
    9GdB#k6W`  
    s9oO%e<  
     j( #%tIv  
    4.建模任务：期望输出光场 9,]5v +  
    z 5]bia,  
    *U#m+@\0  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: -@&1`@):{  
    pA4*bO+  
    • FWHM-直径：0.5mm q_Lo3|t i  
    • 边缘宽度：50um KTEZ4K^o=  
    • 效率：>95% u? fTL2~  
    • 信噪比（SNR）：>30dB nNmsr=y5  
    • 杂散光：<5% A-ZmG7xk  
    UMN*]_'+;b  
     H UWxPIu  
    '!1$9o^$  
    5.设计方案 ,DnYtIERo  
    4@;-%H&7  
    P;]F=m+ *V  
    • 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）。 Wn|&cG9  
    • 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）。 +1 eCvt:,  
    OJb*VtZz5R  
    +{53a_q  
     s0hBbL0DH  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 VzlDHpG  
     OVk ~N)  
    sn{AwF%  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Bf4%G,o5  
    • 用户必须输入所需的信息 R \s!*)  
    - 入射场 [t0rfl{.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?nKF6 f  
    - 系统参数 0F;,O3Q  
    - 制造条件 YW; Hk1  
    cyd~2\Kv~  
     ;\%sEcpT  
    o{-<L  
    7.设计过程 9x`4 RE  
    MQcr^Y_  
    kVDe6},D7  
    xU9@$am  
    ?HHzQ4w%{  
    pz doqAVI  
    ?PPZp6A3L=  
    设计和优化过程由两步完成： V7t!?xOL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >adV(V<  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 eR!G[Cw-  
     XT@Mzo49z\  
    8.系统模拟 #-cTc&$O;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 DHfB@/q#  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 u2sR.%2U<  
    • 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。 /owO@~G  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vi {uy  
    19d6]pJ5  
     rlznwfr7+  
    PK rek  
    9. 初始几何光学设计的结果 RB3 zHk%  
    V{Q kN7-  
    Lu>H`B7Q"  
    %"Db?  
    NO>k  
    感兴趣的优化函数 B/eaqJ  
    • 效率满足（>95%） GHN3PEJ>  
    • 信噪比不满足（<30db） &:#m&,tQ  
    • 杂散光不满足（>5% ;6DnId2Zh  
     WtX>Qu|  
    (a{ZJI8_  
    zX5G;,_  
    b1!@v+  
    10. 后续IFTA优化后的结果 RazBc.o<  
           #s+X+fe  
    E`@43Nz  
    V,LVB_6  
     u3ds QU  
    :):zNn_>`  
    感兴趣的优化函数 Q_}/ Pn$1  
    • 效率满足（>95%） fA8ozL T  
    • 信噪比满足（<30db） M#0 @X  
    • 杂散光满足（<5%） i7eI=f-Q  
    J_  V,XO  
    11.总结 kX8=cL9G  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 am:.NG+  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 W(@>?$&  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]C *10S`  
    • 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。 =s[ &;B`s  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \p6 }  
     
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