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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。 r#Pd@SV  
    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。 qWanr7n]@  
    M  j5C0P(  
    2．模拟任务 Ys<wWfW  
    4k#B5^iJ  
    [")0{LSA=  
    DOE： (vI7qD_  
    相位型衍射 2f:'~ P56  
    光束整形器 r p @=  
    直径：2mmx2mm #5H@/o8!s=  
    形状：圆形 ;JZXSM-3  
    相位级次：16     7Ru0>4B  
    ~f@<]  
    RU{}qPs?  
    3.建模任务：入射光场 Xs!eV  
    Y4{`?UM&h  
    5=?&q 'i  
    高斯准直激光光束的光束参数 mD=?C  
    $< aBawLZO  
    • 波长：632.8nm CD[7h  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm `Ch6"= t  
    a6]!4  
    ScTqnY$v  
     @i`gR%  
    4.建模任务：期望输出光场 {$EXI]f  
    4/h2_  
    Qb|dp~K.M  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: c3}}cFe  
    .Yf h*  
    • FWHM-直径：0.5mm %/^d]#  
    • 边缘宽度：50um -0]aOT--  
    • 效率：>95% b9Y pUm7#  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }Sh-4:-D  
    • 杂散光：<5% 2Z97Tq  
    tS9m8(Hr%Q  
     n;=A'g|Q  
     jPs+i  
    5.设计方案 -?]ltn9!  
    (]V.#JM  
    $YC~02{  
    • 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）。 {jVFlKP>  
    • 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）。 G8&'*7Bb  
    ]S:@=9JB'  
    w %zw+E  
     XgbGC*dQ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 a2 SQ:d  
     .( J /*H  
    KF'M4P  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 G !~BA*  
    • 用户必须输入所需的信息 BmM,vllO  
    - 入射场 HUghl2L.<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） joA+  
    - 系统参数  #.><A8J  
    - 制造条件 "4`%NA  
    K+}Z6_:  
     toWmm(7v  
    ;FmSL#]I  
    7.设计过程 Cb6MD  
    VZ,T`8"  
    zb" hy"hKw  
    br;G5^j3?  
    ${+.1"/[  
    vhHMxOZ;  
    i#lo? \PO>  
    设计和优化过程由两步完成： J4vKfxEg  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 j[fQs,efK  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Z]Y4NO;  
     _y9P]@Q7%  
    8.系统模拟 1+jYpYEQW  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 j+9 S  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 (*ng$z Z$  
    • 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。 E1C_d'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 LC{hoq\  
    CwvNxH#LVu  
     Fjzk;o  
    FT;JYkO  
    9. 初始几何光学设计的结果 b8>9mKs  
    %Let AR  
    3~Ln:4[6ID  
    ~Z2eQx jtM  
    RuZ;hnE&  
    感兴趣的优化函数 8:% R |b  
    • 效率满足（>95%） DKl7|zG4  
    • 信噪比不满足（<30db） 0I((UA/7Zs  
    • 杂散光不满足（>5% GU3/s&9  
     ^0Q*o1W  
    pG @iR*?  
    _zh5KP[{  
    1VFqT'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 2[po~}2-0  
           QZr<=}   
    mPin\-I  
    a1SOC=.M;  
     k_>{"Rc  
    MuGg z>CV[  
    感兴趣的优化函数 14!J\`rI  
    • 效率满足（>95%） "6yiQ\`J  
    • 信噪比满足（<30db） qD*\}b]9I  
    • 杂散光满足（<5%） %>2t=)T  
    A=UIN!  
    11.总结 A#S:_d  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 /zf>>O`  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 L_"(A #H:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 n-3j$x1Ne  
    • 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\Pgd  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Xp6*Y1Y  
     
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