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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。 +PcmJ  
    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。 f7X6fr<  
    3%(N[&LU  
    2．模拟任务 -T[lx\}  
    B(n{e53 9f  
    e-"nB]n^/  
    DOE： 2C9V|[U,  
    相位型衍射 ^HqY9QT2  
    光束整形器 5a hVeY  
    直径：2mmx2mm vJ-q*qM1  
    形状：圆形 ,I%g|'2  
    相位级次：16     $D|e>U  
    3tZ]4ms}  
    Dk(1}%0U/  
    3.建模任务：入射光场 rU2%dkTa  
    :[hgxJu+  
    {6_|/KE9_  
    高斯准直激光光束的光束参数 (K)]qNH  
    (4dhuT  
    • 波长：632.8nm }Du}c3  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm j]aoR  
    2&^]k`Aj6D  
    ZI3Nq  
     {O7X`'[  
    4.建模任务：期望输出光场 +gJ8{u!=k  
    w (/aiV  
    o .qf _A  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o'f?YZ$.  
    7:)n$,31FW  
    • FWHM-直径：0.5mm 8p@Piy{p  
    • 边缘宽度：50um p%*%n3bw  
    • 效率：>95% r0,:J   
    • 信噪比（SNR）：>30dB (tZrw5 @  
    • 杂散光：<5% n=c 2K c  
    |!"`MIw,  
     "F.;Dv9V[0  
    vfE6Ggz  
    5.设计方案 -/g B|J  
    G}:lzOlMH  
    5[YDZ7g"~  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 TTt#a6eJ  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 49dd5ddr  
    pm_u  
    a+!tT!g&I  
     F=a<~EpZ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Bhp-jq'!B  
     ] 0B2# d  
    Ft;^g3N  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 w &(|e <  
    • 用户必须输入所需的信息 !VI]oRgP  
    - 入射场 <oX7P69  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 5Drq9B9;  
    - 系统参数 A#95&kJpy  
    - 制造条件 4bn(zyP  
    % <q w  
     P)MDPI+~  
    ZsOIH<}S  
    7.设计过程 '-"/ =j&d[  
    oWC@w  
    0iwZT&O  
    /x[jQM\  
    H s"HID  
    h_T7% #0  
    8'4S8DM  
    设计和优化过程由两步完成： :kf`?u  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 G6FEp`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 L"j tf78  
     30.@g[~  
    8.系统模拟 iMP]W _  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !Y\D?rKZ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 FWHNj.r  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ?Vdia:  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 o)2W`i&  
    ~(IB0=A{v  
     8_6Q~  
    /gu%:vq  
    9. 初始几何光学设计的结果 (;57Vw  
    70;Jl).\{  
    Y5FbU  
    `/ q|@B7  
    .b-f9qc=  
    感兴趣的优化函数 )l[M Q4vWW  
    • 效率满足（>95%） uec!RKE  
    • 信噪比不满足（<30db） h}cy D7Wn  
    • 杂散光不满足（>5% !/3B3cG  
     Qi LEL  
    - qy6Un+  
    B&.FO O  
    w`il=ZAC  
    10. 后续IFTA优化后的结果 J~1r{5V4{  
           Ie`13 L2  
    )Ib<F 7v  
    3+G@g#MY  
     Z]j*9#G1s  
    ]jaQ[g$F  
    感兴趣的优化函数 l:<?{)N`  
    • 效率满足（>95%） /`6ZAo m9  
    • 信噪比满足（<30db） }= 6'MjF]  
    • 杂散光满足（<5%） K_El&  
    MF'$~gxo  
    11.总结 }c`fW&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 SOi*SwQ8  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Y<Xz wro0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,XIz?R>;c  
    • 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。 !2'jrJGc  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 x-AZ %)N9  
     
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