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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。 ` s}v6  
    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。 s)e'}y  
    @Qa)@'u  
    2．模拟任务 6kc/  
    %NI'PXpI  
    q%/ciPgE  
    DOE： j1LL[+G-"_  
    相位型衍射 BwN>;g_  
    光束整形器 0tzMu#  
    直径：2mmx2mm OcBn1k.  
    形状：圆形 `T;M=S^y*E  
    相位级次：16     -bq\2Yc$]  
    ,uFdhA(i@'  
    05+uBwH  
    3.建模任务：入射光场 9=-!~ _'1-  
    /wj L<  
    hgz7dF  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~TGk`cAM>  
    N8Mq0Ck{$  
    • 波长：632.8nm I'_.U]An  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm cE*Gd^  
    m;v/(d>  
    4I[g{S nF  
     !u} }V  
    4.建模任务：期望输出光场 f y|Ae  
    Tn# >"Ag  
    mh4NZ @;  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: y?|JBf  
    IX /r  
    • FWHM-直径：0.5mm D\:~G}M  
    • 边缘宽度：50um TT(d CHft  
    • 效率：>95% [y>;  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;tR,w   
    • 杂散光：<5% iCouGd}  
    XG5mfKMt+  
     iG[an*#X  
    YdI|xu>0A^  
    5.设计方案 !50Fue^JM  
    ZW}0{8Dk  
    ~D4%7U"dv  
    • 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）。 >F zu]G4]  
    • 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）。 o <lS90J  
    az(u=}  
    /CtR|~wL  
     D/CSR=b  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Xm7Nr#  
     ZQHANr= 6  
    f1'NWec  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 X9f!F2x  
    • 用户必须输入所需的信息 y@|gG&f T  
    - 入射场 .1yp}&e#  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3N) bJ  
    - 系统参数 [Ng#/QXk{  
    - 制造条件 _RFTm.9&  
    RNyw`>  
     1 )aB']K%  
    FuNc#n>  
    7.设计过程 "%aJ 'l2  
    k,xY\r$  
    ^/wvHu[#  
    Cwxy ~.mI  
    Tn+6:<OFdO  
    BzqM$F( L,  
    ]@W.5!5H  
    设计和优化过程由两步完成： /?%zNkcxu  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 JDi|]JY  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /q4<ZS#  
     fA u^%jiU  
    8.系统模拟 M@rknq@  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7m6@]S6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 We#u-#k_O  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ZZf-c5 g  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "-Lbz)k  
    x4cP%{n  
     0xVue[ep  
    I3QK~ V*j)  
    9. 初始几何光学设计的结果 6mJa  
    y K~;LV  
    /O1r=lv3Z  
    p4;A[2Ot`:  
    W8Z&J18AU  
    感兴趣的优化函数 Gb6t`dSzz  
    • 效率满足（>95%） 48CLnyYiF  
    • 信噪比不满足（<30db） gaaW:**y  
    • 杂散光不满足（>5% #`5{?2gS9  
      T|NNd1>  
    LlP_`fA  
    AvdxDN  
    , ;L  
    10. 后续IFTA优化后的结果 dUOvv/,FZT  
           F#KO!\iA+  
    ;7"}I  
    &k+G^ !=s#  
     {O,D9<  
    C`c;I7  
    感兴趣的优化函数 zhbp"yju7  
    • 效率满足（>95%） wt4uzg8  
    • 信噪比满足（<30db） UXVjRY`M.\  
    • 杂散光满足（<5%） nS0K&MH6B  
     E%\jR  
    11.总结 7pDov@K<{  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 N.OC _H&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 & IVwm"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 MhN)ZhsC  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 [L 0`B9TD~  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 {x e$  
     
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