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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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    离线infotek
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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。 0h1u W26^  
    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。 E+Bc>xl@ m  
    ?;RY/[IX6  
    2．模拟任务 &>AwG4HW#j  
    I7_lKr3  
    byI" ?  
    DOE： B :%Vq2`  
    相位型衍射 xuUEJ a&  
    光束整形器 k<1i.rh  
    直径：2mmx2mm i@9 qp?eb  
    形状：圆形 YXp\C"~g  
    相位级次：16     -1 dD~S$  
    e[iv"|+  
    K3mP6Z#2  
    3.建模任务：入射光场 bhD-;Y!6;  
    Gbhw7 (&  
    (wL$ h5SG  
    高斯准直激光光束的光束参数 hj1;f<' U  
    Sqi9'-%m  
    • 波长：632.8nm u43Mo\"<&%  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :WRD<D_4  
    &S(>L[)9  
    ,Mw93Kp Va  
     VKPEoy8H  
    4.建模任务：期望输出光场 9"^ib9M  
    ,esEh5=Ir  
    )bg|l?  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: lq.:/_m0  
    8`L]<Dm  
    • FWHM-直径：0.5mm M_!]9#:K7  
    • 边缘宽度：50um HsYzIQLL  
    • 效率：>95% 8Ze> hEG  
    • 信噪比（SNR）：>30dB b#@xg L*D  
    • 杂散光：<5% qcO~}MJr}^  
    _1?uAQ3,  
     b; of9hY  
    kLzjK]4*  
    5.设计方案 I'IFBVhaYn  
    E"*E[>  
    <N<0?GQ  
    • 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）。 n=j) M  
    • 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）。 Yp(0XP5o  
    g5#LoGc  
    gH7  +#/  
     DSHvBFQ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 / xv5we~  
     egsP\ '  
    / ^)3V}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 (P? |Bk [  
    • 用户必须输入所需的信息 :sw5@JdJ  
    - 入射场 *i*\ dl  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） *JImP9SE  
    - 系统参数 3]1 ! g6  
    - 制造条件 F~=kMQO  
    W'9{2h6u(  
     Oa:C'M b  
     gwIR3u  
    7.设计过程 _886>^b@  
     #NyO'  
    "3jTU  
    kj2qX9 Ms  
    KRGj6g+  
    ZzK^ bNx)0  
    $|Ol?s  
    设计和优化过程由两步完成： [BdRx`  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 kT   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 zATOFV  
     U$DZht4>u  
    8.系统模拟 hwk] ;6[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 FnVW%fh  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /Q9Cvj)"  
    • 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。 s8A"x`5(  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Vxrj(knck,  
    :)Es]wA#HZ  
     vC]r1q.(  
    uUS~"\`fk  
    9. 初始几何光学设计的结果 R%LFFMVn  
    IA}vN3  
    5fs,UH  
    pno}`Cer  
    hc$m1lLn  
    感兴趣的优化函数 VQf^yq  
    • 效率满足（>95%） p".wqg*W  
    • 信噪比不满足（<30db） vC&0UNe$  
    • 杂散光不满足（>5% 8T.bT6  
     C&@'oLr  
    `Gxb98h/r  
    IW@xT@  
    C3.]dsv:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 XRM/d5  
           V4u4{wU]  
    '%_K"rb  
    (' %Y3z;  
     "Cvr("'O  
    5KbPpKpd  
    感兴趣的优化函数 _&G_SNa  
    • 效率满足（>95%） 8T+o.w==  
    • 信噪比满足（<30db） d|87;;X|u  
    • 杂散光满足（<5%） rpEIDhHv  
    {c I~Nf?i  
    11.总结 ' rXf  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 w&}<b%l  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \ eba9i^  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5`}za-  
    • 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。 DdISJWc'`5  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ymnh%wS  
     
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