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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。 R_7[7 /a  
    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。 VbG#)>"F  
    F+m%PVW:  
    2．模拟任务 T@4R|P&{)  
    (\8~W*ej"  
    A5\00O~  
    DOE： 4!</JZX~$  
    相位型衍射 :Rftn6!  
    光束整形器 cS2PrsUx  
    直径：2mmx2mm kF@Z4MB}yr  
    形状：圆形 ^xt@  
    相位级次：16     z]%c6ty  
    k Xg&}n7  
    LJc"T)>$`  
    3.建模任务：入射光场 -`8pahI  
    a$AR  
    RDSkFK( D  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;(3!#4`q(]  
    TlEd#XQgf&  
    • 波长：632.8nm 0R-J \  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hE;|VSdo  
    2bnYYQ14:  
    cSD$I^$oq  
     +7KRoF|  
    4.建模任务：期望输出光场 `w_%HVw>"  
    A/c#2  
    E~y( @72)  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: T\wfYuc&X  
    `9* |Y8:  
    • FWHM-直径：0.5mm Tfz _h~D  
    • 边缘宽度：50um 11((b  
    • 效率：>95% ogvB{R  
    • 信噪比（SNR）：>30dB II'"Nkxd  
    • 杂散光：<5% fjd)/Gg  
    Ab In\,x  
     W;T 5[  
    :OFs" bC  
    5.设计方案 :Dj0W8V  
    ,x=S)t  
    |pG%]?A  
    • 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）。 2j;9USZ p  
    • 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）。 +WjX@rSq[  
    KK}ox%j  
    2 oo/KndU  
     ^)UX#D3b  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 AnK~<9WQj  
     6E-AfY'<  
    8Drz i!}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 agkGUK/  
    • 用户必须输入所需的信息 WS ^,@>A  
    - 入射场 kW7$Gw]-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .>a [  
    - 系统参数 NZ"nG<;5  
    - 制造条件 mt]^d;E  
    #\8"d  
     X`fb\}~R(  
    =<%[P9y  
    7.设计过程 aH?+^f"D  
    +ag_w}  
    rS!M0Hq>t  
    bO` S Bq$  
    I.[Lv7U-  
    v`@NwH<r  
    Sh2BU3  
    设计和优化过程由两步完成： +Qf<*  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 cLf<YF  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 hv`I`[/J  
     +BVY9U?\"  
    8.系统模拟 :8`~dj.  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 N%F4ug@i   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 X'88W-  
    • 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。 x5|^p=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 wF9L<<&B  
    7`f%?xVn0  
     B@U'7`v  
    !zfKj0^  
    9. 初始几何光学设计的结果 >6R3KJe  
    +e, c'.  
    & 'CUc/,  
    guG&3{&\s  
    )8!*,e=4  
    感兴趣的优化函数 I^nDO\m <  
    • 效率满足（>95%） iu?gZVyka  
    • 信噪比不满足（<30db） a^8PB|G  
    • 杂散光不满足（>5% U:z5`z!  
     e#)NYcr6  
    Bf.iRh0Q5  
    snWe&-  
    1F_$[iIX]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 S:XsO9:{  
           SpImd IpD  
    >(-A"jf  
    `{|w*)mD  
     {-lpYD^k3  
    ap8q`a{j^  
    感兴趣的优化函数 T(qTipq0  
    • 效率满足（>95%） `8S3Y  
    • 信噪比满足（<30db） ZS%W/.?  
    • 杂散光满足（<5%） @mJ~?d95v  
    3FtL<7B '.  
    11.总结 Vm[F~2+HX  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 J?dLI_{ <  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 e=l:!E10  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 l2kGFgc  
    • 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。 ~8yh,U  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 sQJGwZ 7  
     
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