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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。 k_3j '  
    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。 ]@SU4  
    MB* u-N0v  
    2．模拟任务 Sue 6+p  
    2z98 3^  
    [F|+(}  
    DOE： viuiqs5[Bi  
    相位型衍射 DzPs!(5[I  
    光束整形器 ARx0zI%N  
    直径：2mmx2mm WL\^F#:  
    形状：圆形 jX|=n.#q  
    相位级次：16     g8yN% )[  
    (5;D7zdA  
    :pd&dg!5  
    3.建模任务：入射光场 7C5pAb:  
    WOO%YU =  
    PV,"-Nv,  
    高斯准直激光光束的光束参数 a{_ KSg  
    e~Hr(O+;e6  
    • 波长：632.8nm G+yL;G/  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm /S/aUvN  
    Igjr~@ #  
    ozxYH],  
     + v[O  
    4.建模任务：期望输出光场  E&%jeR  
    pGGV\zD^  
    Dq`~XS*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: j@ C0af  
    ~Oh=   
    • FWHM-直径：0.5mm Ofm5[q=  
    • 边缘宽度：50um wsfysat$  
    • 效率：>95% & zgPN8u  
    • 信噪比（SNR）：>30dB sPpS~wk*  
    • 杂散光：<5% %FlA ":W  
    (b|#n|~?YL  
     u&SZ lkf6%  
    cqk]NL`'  
    5.设计方案 S$K}v,8.sr  
    kZK//YN#  
    M;qb7Mu  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 wA r~<  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 f N0bIE Y  
    \ 522,n`  
    -,/3"}<^78  
     L *{QjH  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 "!a`ygqpT  
     ?{j@6,  
    *')Q {8`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 iIB9j8  
    • 用户必须输入所需的信息 Oc^m_U8>^  
    - 入射场 XSl!T/d  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） /u ?9S/  
    - 系统参数 &<=e_0zT  
    - 制造条件 +',^((o  
    L1F###c  
     nF j-<!  
    UnjNR[=  
    7.设计过程 fPrb%  
    +l.|kkZ?  
    qM*S*,s  
    Q^|6J#o[9  
    hU)'OKe  
    Nor`c+,4  
    &_YtY47  
    设计和优化过程由两步完成： |f3U%2@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 3/l\ <{  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rV~T>x  
     ~BtKd*~*  
    8.系统模拟 Hy;901( %  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g#Mv&tU  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 k%^<}s@  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 E\_W  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 t5n2eOy~T  
    PC[cHgSYU  
     IyT ?-R  
    <g*.p@o  
    9. 初始几何光学设计的结果 ?n&$m  
    /4^G34  
    N tO?  
    D-~G|8g  
    AX8gij  
    感兴趣的优化函数 srsK:%`  
    • 效率满足（>95%） :;q>31:h  
    • 信噪比不满足（<30db） bSY;[{Kl  
    • 杂散光不满足（>5% v8>!Gft  
     0FTRm2(  
    Y=3X9%v9g  
    k3C"  
    _ r~+p  
    10. 后续IFTA优化后的结果 % <^[j^j}o  
           Tt`L(oF  
    v&e-`.xR  
    E3LBPXK  
     =zz+<!!  
    xkF$D:s P  
    感兴趣的优化函数 HRj7n<>L=  
    • 效率满足（>95%） ;v%Q8  
    • 信噪比满足（<30db） Lr wINVa  
    • 杂散光满足（<5%） XynU/Go,  
    ~Vwk:+):  
    11.总结 Gee~>:_Q{J  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "$]ls9-%n  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 T.J`S(oI  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Mp^^!AP9  
    • 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。 tSI& "-   
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _k6x=V;9g  
     
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