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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。 E[7E%^:Mg  
    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。 ?pcbso  
    ?"^{:~\N  
    2．模拟任务 =@pD>h/~  
    8;L;R ~Q  
    (@qPyM6~}  
    DOE： m"-kkH{I  
    相位型衍射 |N^"?bSt  
    光束整形器 o='A1P  
    直径：2mmx2mm ^_i)XdPU  
    形状：圆形 Aix6O=K6  
    相位级次：16     97U OH  
    ^{{a v?h  
    }O>4XFj  
    3.建模任务：入射光场 j!y9E~Zz  
    1C<d^D_!p  
    8{QCW{K  
    高斯准直激光光束的光束参数 -8Hc M\b  
    `U b*rOMu  
    • 波长：632.8nm I`*5z;Q!%@  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 4'=Q:o*w`  
    <i4]qO(0u  
    Kc95yt  
     6PYm?i=p?  
    4.建模任务：期望输出光场 G0|}s&$yL  
    FZO&r60$E  
    6T|Z4f|  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: g1|Py t{  
    ^N[ Cip}8  
    • FWHM-直径：0.5mm jdLu\=@z  
    • 边缘宽度：50um cc*?4C/t  
    • 效率：>95% 8'L:D  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 6r`N\ :18  
    • 杂散光：<5% {@iLfBh5  
    <tBT?#C9+  
     TIZ2'q5wg  
    xs\<!  
    5.设计方案 vanV|O  
    1/m$#sz  
    _B#x{ii  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 \Cu=Le^  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 tM;cvc`/  
    pi~5}bF!a  
    l"A/6r!Dp  
     Wh..QVv  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 S6(48/  
     M9A1 8d|  
    _S7?c^:~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !.X/(R7J  
    • 用户必须输入所需的信息 x?V^ l*  
    - 入射场 B)[RIs  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1HKA`]D"p  
    - 系统参数 g%"SAeG<K  
    - 制造条件 wW p7N  
    v0dzM/?*  
     T)sIV5bk  
    zl6]N3+4  
    7.设计过程 HEbL'fw^s  
    y705  
    %6 Av1cv  
    x}pH'S7  
    >oWPwXA  
    S+~;PmN9qL  
    G-2~$ u  
    设计和优化过程由两步完成： eu"m0Q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 i_Q1\_m!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 U`=r .>  
     lAM)X&}0  
    8.系统模拟 7Z`4Kdh .  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Z2m^yRQ(  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 esA^-$  
    • 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。 8tR6.09'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1Z)P.9c  
    SQ> Yf\  
     &4|]VOf  
    .<>t2,Af  
    9. 初始几何光学设计的结果 /klo),|&  
    zA6C{L G3  
    0ZDm[#7z  
    0J'Cx&Rg  
    kVM*[<k  
    感兴趣的优化函数 Mn/  
    • 效率满足（>95%） 5I6?gv/  
    • 信噪比不满足（<30db） ]}].A q  
    • 杂散光不满足（>5% }NwmZ w>_  
     mfI[9G  
    ty~Sf-Pri  
    _ps4-<ugC  
    sj&(O@~R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ]kmAN65c  
           *!y04'p`<  
    &$CyT6mb^  
    y'8T=PqY[t  
     89D`!`Ah]  
    !gLJBp  
    感兴趣的优化函数 Q+K]:c  
    • 效率满足（>95%） ,e1c,}  
    • 信噪比满足（<30db） P;25 F  
    • 杂散光满足（<5%） k7*-v/ *S  
    6Zw$F3 <  
    11.总结 rtvLLOIO  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2BOH8Mp9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 bt=D<YZk  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 w/o8R3 F  
    • 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。 tQ; Fgv8Y!  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 bHSoQ \  
     
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