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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。 J\?d+}hynX  
    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。 :gM_v?sy  
    \Icd>>)*  
    2．模拟任务 YeI|&FMX  
    &UQP9wS4v  
    Mk/ZEyq^  
    DOE： chu r(@Af  
    相位型衍射 #]2,1dJ  
    光束整形器 TOsHb+Uv  
    直径：2mmx2mm _#yd0E  
    形状：圆形 W]5sqtF;6  
    相位级次：16     T,uJO<  
    )U+&XjK  
    08z?i  
    3.建模任务：入射光场 ~}Z'/ zCZf  
    a/Cc.s   
    G(hzW%P  
    高斯准直激光光束的光束参数 m }\L i]  
    8Yw V"+Fu/  
    • 波长：632.8nm /t04}+,e ^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm gmCB4MO  
    Ym wb2]M  
    :@,UPc-+  
     nXW]9zC"/  
    4.建模任务：期望输出光场 |DUOyQ  
    A}CpyRVCn  
    y^:6D(SR  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +ooQ-Gh  
    kOV6O?h  
    • FWHM-直径：0.5mm `l-R?C?*!  
    • 边缘宽度：50um iI@(Bl]  
    • 效率：>95% y*j8OA.S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB jO5We mqf  
    • 杂散光：<5% *h~(LH"tN  
    |"Fm<  
     Ip*[H#h  
    <xAlp;8m5  
    5.设计方案 sx][X itR+  
    1A{iUddR  
    8Og)(BC  
    • 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）。 }J] P`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）。 O;RNmiVoq  
    ?sbM=oo  
    l?zWi[Zf  
     k6??+b:rE  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 B:tGD@  
     MJ~)CiKgN  
    B=hJ*;:p  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 eo'C)j# U  
    • 用户必须输入所需的信息  DZ&AwF  
    - 入射场 6N'HXL UlQ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） (N$$N:ac[t  
    - 系统参数 v QL)I  
    - 制造条件 ;/ao3Q   
    Xj;5i Vq  
     i ,g<y  
    0 = - D  
    7.设计过程 }$1Aw%p^  
    ?p!+s96  
    Vr<ypyC  
    Mta;6<  
    C 6wlRvWn  
    'gv7&$X}4  
    Ia>>b #h  
    设计和优化过程由两步完成： :Qklbd[9qF  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 aoS]Qp  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 e3{L%rQE  
     von~-51;  
    8.系统模拟 &<%U7?{~  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g6 3?(+Fz  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 dM3V2TT  
    • 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。 POvpaPAZ<  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 }lt]]094,  
    QtsyMm  
     .j0]hn]  
    2\=cv  
    9. 初始几何光学设计的结果 "6%vVi6  
    o'nrLI(t  
    G.c@4Wz+  
    bNO/CD4  
    D^H<)5d9  
    感兴趣的优化函数 Gg9NG`e6I  
    • 效率满足（>95%） ^, KN@  
    • 信噪比不满足（<30db） Ig6>+Mw  
    • 杂散光不满足（>5% "RJf2~(ZX  
     ICgyCsZ,  
    uH-*`*  
    |d1%N'Ll  
    v]HiG_C  
    10. 后续IFTA优化后的结果 0yxMIX  
           _[W`!#"  
    '((Ll  
    ;.r >  
     U"v}br -kb  
    E0*'AZi&  
    感兴趣的优化函数 IK-E{,iKc  
    • 效率满足（>95%） x 1"ikp}  
    • 信噪比满足（<30db） ;DKwv}  
    • 杂散光满足（<5%） A fctycQ-  
    gaJIc^O  
    11.总结 E$[\Fk}S  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 8_tMiIE-pS  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -W+67@(\8H  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ZR'q.y[k)  
    • 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。 Tl3{)(ezx  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 :[N[D#/z  
     
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