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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。 ~"Pu6-\VT  
    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。 D~;hIt*  
    k#4%d1O}  
    2．模拟任务 a!;]9}u7  
    XYKWOrkQqa  
    "]jGCo>9  
    DOE： 2^Tj@P7  
    相位型衍射 2 us-s  
    光束整形器 W.xlS ZEB  
    直径：2mmx2mm :?Xd&u0){  
    形状：圆形 &IQp&  
    相位级次：16     MZ(TST"  
    H?dmNwkPY  
    iaqhP7!  
    3.建模任务：入射光场 H$:Z`CQt<  
    6z^Kg~a   
     Yfk){1  
    高斯准直激光光束的光束参数 0L34)W  
    O};U3=^0f  
    • 波长：632.8nm ]7QRelMiz+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm )C @W_cfMN  
    mulK(mp  
    9.KOrg5}L  
     H!F Cerg  
    4.建模任务：期望输出光场 t|gEMDGa3  
    d9zI A6y  
    w1J&c'-  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?fog 34g  
    Q0K4_iN)&  
    • FWHM-直径：0.5mm Lx-ofN\  
    • 边缘宽度：50um \dyJ=tg  
    • 效率：>95% rz]0i@ehv'  
    • 信噪比（SNR）：>30dB gI&& LwT4  
    • 杂散光：<5% `?P k~7  
    Gs*FbrY  
     zMfr`&%e  
    i$) `U]  
    5.设计方案 Gy9+-7"V  
    XE_|H1&j  
    /B$"fxFf  
    • 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）。 }]pq&v!  
    • 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）。 `;7^@k  
    (+<SR5,/3  
    / r#.BXP  
     _y}]j;e8>{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 %]JSDb=C  
     Le9^,B@Pb  
    1}e1:m]r  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Y{X79Rd  
    • 用户必须输入所需的信息 zcGeXX}V?  
    - 入射场 \(t.|  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） UV%A l)3  
    - 系统参数 k+>-?S,  
    - 制造条件 j2T Z`Z?a^  
    7|6uY  
     p=U*4[9k  
    od{b]HvgS  
    7.设计过程 xrX^";}j  
    \ajy%$;$}  
    /TTmMx*  
    VnUW UIVJ  
    =6b^j]1  
    {n8mE,;M  
    UQ#"^`=R<  
    设计和优化过程由两步完成： xzg81sV7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 i]8HzKuiW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 'rJkxU{  
     5V&3m@d0aq  
    8.系统模拟 "?|sC{'C4j  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 vn@9Sqk  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 c&.>SR')  
    • 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。 F}P+3IaE  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _}.BZ[i  
    B1>aR 7dsf  
     g$s"x r`:  
    * 8n0  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^9zL[R  
    )CQ'kHT<e  
    S6gg(nNe  
    H: Rd4dl,  
    'Z#8]YP`  
    感兴趣的优化函数 $pK2H0c  
    • 效率满足（>95%） + ^n [B  
    • 信噪比不满足（<30db） tgy*!B6a~  
    • 杂散光不满足（>5% A+*M<W  
     X>^St&B}fC  
    (j;s6g0  
    ?sV0T)uk  
    M<oIo 036  
    10. 后续IFTA优化后的结果 p`lv$ @q'  
           bhaIi>W~G  
    a#t:+iw  
    UU')V  
     G9ku(2cq  
    \<WRk4D  
    感兴趣的优化函数 LIYj__4=|  
    • 效率满足（>95%） 25%[nkO4  
    • 信噪比满足（<30db） m,KG}KX  
    • 杂散光满足（<5%） (055>D6  
    S%zn {1F  
    11.总结 .}Va~[0j  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -J8&!S8X  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 T:&  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 hw/ :  
    • 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。 Mz,G;x}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4SRX@/ #8*  
     
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