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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。 xX4N4vb  
    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。 ]`+HO=0  
    'y3!fN =h  
    2．模拟任务 MFAH%Z$  
    ';=O 0)u  
    <<R*2b  
    DOE： V% 6I\G2/:  
    相位型衍射 KNIn:K^/  
    光束整形器 QW(Mz Hg  
    直径：2mmx2mm 8q}q{8  
    形状：圆形 W]5w \  
    相位级次：16      O+Y6N  
    h{HHLR  
    <3C*Z"aQ>|  
    3.建模任务：入射光场 p sMvq@>  
    (c &mCJN  
    tHwMX1 IG  
    高斯准直激光光束的光束参数 "mvt>X  
    (rm?jDm   
    • 波长：632.8nm JB[~;nLlC  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm EGF '"L  
    \Et3|Iv  
     o!ebs0  
     l#Y,R 0  
    4.建模任务：期望输出光场 (\YltC@q%  
    'Xq| Kf (  
    V/I<g  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;P%1j|7  
    O*)Vhw'pK  
    • FWHM-直径：0.5mm !\.pq  2  
    • 边缘宽度：50um ")XHak.JX  
    • 效率：>95% 0*D$R`$  
    • 信噪比（SNR）：>30dB D (?DW}Rqs  
    • 杂散光：<5% '=8d?aeF  
    MJ [m  
     CSq4x5!_7>  
    qL3;}R  
    5.设计方案 .jT#:_  
    !0LWa"  
    dufu|BL|}  
    • 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）。 e_ANUll1  
    • 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）。 c>:wd@w  
    d K3*;  
    9u}Hmb  
     NzOx0WLF  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9BBmw(M}  
     ex (.=X 1  
    peuZ&yK+"  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 r 8rgY42  
    • 用户必须输入所需的信息 k(7&N0V%zz  
    - 入射场 F {4bo$~>  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） tKx~1-  
    - 系统参数 MSqVlj  
    - 制造条件 4`]^@"{  
    O#~yKqB  
     9YQb &  
    ]uJ"?k=  
    7.设计过程 ][h%UrV  
    ^-Kf']hU  
    })8N5C+KU  
    s.N/2F& *W  
    suiS&$-E  
    GmEJhr.3`=  
    j2.|ln"!  
    设计和优化过程由两步完成： {19PL8B~}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )SRefW.v  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 bj0G5dc=  
     m6&~HfwN  
    8.系统模拟 ?; +1)>{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 a /l)qB#  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 lN?qp'%H`  
    • 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。 }mq6]ZrK  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 R0]1xGz  
    OXSmt DvJ  
     #crQ1p) \  
    Ou!2 [oe@M  
    9. 初始几何光学设计的结果 ?o4C;  
    T?soJ]A  
    }c`"_L  
    `maKN\;  
    %x{kc3PnO  
    感兴趣的优化函数 ith 3 =`3  
    • 效率满足（>95%） K'Tm_"[u  
    • 信噪比不满足（<30db） mPN@{.(j  
    • 杂散光不满足（>5% iWB=sL&p  
     ZQoU3AD;  
    k,E{C{^M  
    &(G\[RWp\  
    !&ayYu##{  
    10. 后续IFTA优化后的结果 _A5e{Gb  
           ?{|q5n  
    LX7FaW  
    z Rl3KjET  
     ~'iHo]9O  
    ~u!|qM  
    感兴趣的优化函数 N^ds RYC  
    • 效率满足（>95%） W*4-.*U8a  
    • 信噪比满足（<30db） V2?=4mb  
    • 杂散光满足（<5%） YEs&  
    g\(G\ tnu>  
    11.总结 uK#4(eY=W  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 DiScFx |rE  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 EXwo,?I  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 udF~5w H  
    • 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。 2LL'J7  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 3n1;G8Nf  
     
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