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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。 LWsP ya  
    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。 `dMqe\o%!  
    m\>a,oZH  
    2．模拟任务 G!8Z~CPF  
    qrvsjYi*w  
    @=]~\[e\  
    DOE： {*ZY(6^  
    相位型衍射 Ogt]_  
    光束整形器 1QZ&Mj^^  
    直径：2mmx2mm XS0xLt=  
    形状：圆形  HBys  
    相位级次：16     V]c;^  
    @\oz4^  
    &AuF]VT  
    3.建模任务：入射光场 < _$%@4 L  
    H_!4>G@  
    VN0mDh?E  
    高斯准直激光光束的光束参数 LN l#h  
    8;y&Pb~)  
    • 波长：632.8nm &|%6|u9  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm A`}yBSb  
    p_ Fy >j  
    IC{eE  
     O9'x -A%  
    4.建模任务：期望输出光场 IvpcSam'  
    %;D+k  
    ! / y!QXj  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7:]Pl=:X  
    G a;.a  
    • FWHM-直径：0.5mm gef6pfV  
    • 边缘宽度：50um "'^4*o9  
    • 效率：>95% 2 nb:)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB E$a ?LFa6  
    • 杂散光：<5% e&MC|US=\  
    >vrxP8_  
     *'"T$ib  
    k"k J_(  
    5.设计方案 )CI1;  
    o ]Jv;Iy@?  
    |8%m.fY`  
    • 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）。 VN4yn| f/  
    • 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）。 L.xZ_ 6  
    o }Tz"bN  
    RUCPV[{b  
     7z\m; 1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 RWgDD;&_[a  
     Sz{O2 l Y  
    c/L>>t  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 dk QaM@  
    • 用户必须输入所需的信息 _qvK*nE  
    - 入射场 UV}73Sp  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） SUWD]k>PH  
    - 系统参数 KPSh#x&I  
    - 制造条件 IYWjH E+)d  
    syx\gz  
     h@7FY  
    z|G9,:9  
    7.设计过程 0.r4f'vk  
    s6 ( z  
    }}QTHR  
    -Z4{;I[Q@  
    /wQL  
    @L84>3O  
    $=sXAK9   
    设计和优化过程由两步完成： QU{Ech'  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 NRnRMY-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [=uo1%  
     =1h9rlFj"D  
    8.系统模拟 H-rWDN#  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 v]2S`ffP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 oq-<ob  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 GwsY-jf  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 k<w(i k1bi  
    qZ@0]"h  
     Mv|ykJoz"  
    uBg 8h{>  
    9. 初始几何光学设计的结果 QYXx:nIrg  
    He0=-AR8  
    L+B?~_*  
    p6EDQwlf  
    <0|9Tn2O  
    感兴趣的优化函数 iK;dU2h  
    • 效率满足（>95%） ?:^mBb) T  
    • 信噪比不满足（<30db） -@^Zq}  
    • 杂散光不满足（>5% HQ!Xj .y  
     \u`)kJ5o1  
    Ot&:mT!2  
    ^Yr0@pE  
    '"pd  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ]!1OH |Ad  
           sKLX[l  
    hlvt$Jwq  
    F}Mhs17!|  
     hovGQHg  
    wYeB)1.  
    感兴趣的优化函数 Hx^!:kxk  
    • 效率满足（>95%） Y izE5[*  
    • 信噪比满足（<30db） c- $Gpa}M  
    • 杂散光满足（<5%） k1z$e*u&r  
    1`f_P$&Z_J  
    11.总结 si1*Wt<3Bc  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?<X(]I.j  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |ifHSc.j<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 fi PIAT}  
    • 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。 4kp im  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 X{Yw+F,j  
     
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