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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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    离线infotek
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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。 !Zz;;Z  
    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。 KP&+fDa  
    B0fOAP1  
    2．模拟任务  +$dJA  
    J D\tt-  
    yB b%#GW  
    DOE： xM*_1+<dT$  
    相位型衍射 v= 55{  
    光束整形器 N:1aDr;  
    直径：2mmx2mm ?\}Gi(VVE  
    形状：圆形 #~*v##^vFH  
    相位级次：16     e w^(3&  
    MMM tB6  
    ToXWFX  
    3.建模任务：入射光场 f%Q{}fC{*  
    X z+%Ym  
    ) r2Y@+.FN  
    高斯准直激光光束的光束参数 RZOK+!H:  
    ;[v!#+yml  
    • 波长：632.8nm +)Z]<O  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ALF0d|>=uj  
    SepjF  
    $~/2!T_  
     ~ZHjP_5Q  
    4.建模任务：期望输出光场 "g{q=[U}  
    v, $r.g;  
    '0<d9OlJ}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: (o^tmH*  
    7aG.?Ca%  
    • FWHM-直径：0.5mm Wv;0PhF  
    • 边缘宽度：50um a~$XD(w^  
    • 效率：>95% D JP6Z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Av X1*  
    • 杂散光：<5% /F*Y~>*% 1  
    R=D]:u<P  
     Wh[QR-7Ew  
    44]s`QyG  
    5.设计方案 rPV Q#iB  
    KII{GDR]  
    6#=jF[  
    • 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）。 z+"tAVB[i  
    • 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）。 %go2tv:|W  
    LU1I `E  
    ,+=9Rp`md  
      *}?[tR5  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Dd3f@b[WX  
     =~D? K9o  
    vgfC{]v<W]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >p_W(u@ z$  
    • 用户必须输入所需的信息 H;Wrcf2  
    - 入射场 !`69.v  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） E$ d#4x  
    - 系统参数 /]0qI  
    - 制造条件 w:&" "'E  
    e~r/!B5X  
     ^7gGtz2  
    w^yb`\$  
    7.设计过程 LUOjaX  
    v88vr  
    lZFu|(  
    ] l,BUf-O  
    SSK}'LQ  
    d?,'$$aB  
    wQ_4_W  
    设计和优化过程由两步完成： mH o#"tc  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 DUp`zW;B  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 F%OP,>zl  
     KX) n+{   
    8.系统模拟 tKbxC>w  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 d&AG~,&d|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 l|CM/(99-  
    • 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。 DfXkLOGik  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 z@*E=B1L  
    r- 8Awa  
     K-qWT7<  
    r\NqY.U&  
    9. 初始几何光学设计的结果 u3T-U_:jSV  
    .OPknC  
    Tz @<hE  
    RS5<] dy  
    >m%_`68  
    感兴趣的优化函数 ah>c)1DA*H  
    • 效率满足（>95%） rQ*+ <`R}  
    • 信噪比不满足（<30db） 2)}n"ibbT  
    • 杂散光不满足（>5% L.n@;*  
     v%tjZ5x  
    Y teIp'T  
    l6M?[  
    u I e^Me  
    10. 后续IFTA优化后的结果 u 3WU0Z`  
           ^<;W+dWdU  
    )nUdU = m  
    r!r08y f  
     HqGI.  
    l*CulVX  
    感兴趣的优化函数 OC! {8MR  
    • 效率满足（>95%） pdu1 kL  
    • 信噪比满足（<30db） vYgJu-Sl  
    • 杂散光满足（<5%） B'Yx/c&n  
    >A Ep\ *  
    11.总结 K\xz|Gq  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 w,%"+ tY_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *5'8jC"2g  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [(X~C*VdxM  
    • 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。 Z+xkN  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 <ZC .9  
     
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