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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。 lOy1vw'  
    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。 \7PC2IsT3  
    cV4]Y(9  
    2．模拟任务 RxE.t[  
    ?*^HZ~O1  
    t{-*@8Ke  
    DOE： |OiM(E(  
    相位型衍射 x~QZVL=:  
    光束整形器 jG`,k*eUrJ  
    直径：2mmx2mm a0&L,7mu<'  
    形状：圆形 kgHZaQnD  
    相位级次：16     4Opf[3]  
    ]E $bK  
    O>"T*   
    3.建模任务：入射光场 FQ"ED:lks  
    k=4C"   
    t|m=X  
    高斯准直激光光束的光束参数 .hRtQU  
    WK5B8u*<  
    • 波长：632.8nm VVbFn9+V  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm }5AA}=  
    LP'~7FG  
    VCzb[.  
     =I0J1Ob  
    4.建模任务：期望输出光场 3el/,v|qj  
    sI MN""@Y^  
    :_|Xr'n`A  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: $DdC|gMK  
    /r8sL)D+  
    • FWHM-直径：0.5mm qpjiQ,\:b  
    • 边缘宽度：50um udS&$/&GH  
    • 效率：>95% 'p[*2J"K4  
    • 信噪比（SNR）：>30dB D?FmlDTr[  
    • 杂散光：<5% 5+2qx)FZ  
    &b'{3o_KN  
     N/eus"O;  
    "E@A~<RKP  
    5.设计方案 gZBb /<  
    hka%!W5  
    vVZ+u4y  
    • 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）。 5me#/NqLHY  
    • 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）。 ;ojJXH~$}  
    -jzoGzC3  
    N cp   
     <'48mip  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 klMpiy  
     D!8v$(#hR  
    l.(|&U~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 kjDmwa+91T  
    • 用户必须输入所需的信息 T 0qM "  
    - 入射场 u2IU/z8 ^  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2%| n}V[  
    - 系统参数 .7M.bpmqE  
    - 制造条件 T*g}^TEh  
    ;oO_5[,M  
     >S8 n 8U  
    ]Ot=At  
    7.设计过程 B.!&z-)#  
    &fsk ESV0  
    hu >wcOt  
    s@E) =;!  
    <\$?.tTZ {  
    <rvM)EJv|  
    4,f`C0>"  
    设计和优化过程由两步完成： f&txg,W,yv  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <g&.UW4  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 do9~#F  
     HA0F'k  
    8.系统模拟 [E+J=L.l  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `(DHa=s1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  F&lH5  
    • 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。 }57Jn5&'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #M<YNuE#"  
    $inKI  
     KE~.f(  
    ~'|^|*}~Dj  
    9. 初始几何光学设计的结果 f@q.kD21  
    \qTp#sF  
    ^*+j7A.n  
    138v{Z  
    -0TI7 @  
    感兴趣的优化函数 hi4-Z=pl  
    • 效率满足（>95%） .Yvy37n((  
    • 信噪比不满足（<30db） q#1G4l.  
    • 杂散光不满足（>5% Qn~{TZz  
     [XH,~JZJj  
    ]o8yZ x  
    p8"C`bCf  
    &kn?=NW  
    10. 后续IFTA优化后的结果 q(csZ\e=  
           !1K.HdK  
    Y; iI =U  
    B.KK@  
     @4KKm@(p85  
    K:% MhH-  
    感兴趣的优化函数 @=2u;$.  
    • 效率满足（>95%） '+ mI  
    • 信噪比满足（<30db） bSn={O"M  
    • 杂散光满足（<5%） b4EUr SL  
    WncHgz  
    11.总结 97<Z,q72Y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 l>L?T#v!_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 OH@gwC  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wWSw0 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。 > 5?c93?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 6`%|-o :  
     
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