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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。 }US^GEs(  
    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。 ^;[|,:8f7L  
    }k7t#O  
    2．模拟任务 <f+ 9wuZ  
    PW)Gd +y  
    d> OLnG> F  
    DOE： Okt0b|=`1*  
    相位型衍射 FvTc{"w /  
    光束整形器 t=B>t S.hO  
    直径：2mmx2mm E Qn4+  
    形状：圆形 0S}ogU[k  
    相位级次：16     @}[yC['  
    Yj-JB  
    G:k]tZ*`  
    3.建模任务：入射光场 [(65^Zl`  
    Rz\:)<G  
    D Xjw"^x  
    高斯准直激光光束的光束参数 0%f}w0]:  
    7>sNjOt@M  
    • 波长：632.8nm g E#4 3  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm WVa#nU^  
    M}c gVMW  
    qY^@^)b[  
     C 7e  
    4.建模任务：期望输出光场 <!m'xOD  
    :#I7);ol  
    GiH<6<=  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: S]#xG+$<  
    V% PeZ.Xv  
    • FWHM-直径：0.5mm |gP9^B?3  
    • 边缘宽度：50um \ f6@B:?y  
    • 效率：>95% Q3OGU}F  
    • 信噪比（SNR）：>30dB m.|__L  
    • 杂散光：<5% m5w ZS>@  
    6~#$bp^-  
     qT}AY.O%^  
    %DqPRl.Gu  
    5.设计方案 Nd] w I|>  
    ,dZ&i! @?  
    +dB/SC-^U  
    • 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）。 miCW(mbO8  
    • 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）。 C>bd HB7  
    ZM$}Xy\9  
    _pM~v>~*+  
     %%-hax.x0X  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Aqp$JM >  
     Z6Kw'3  
    ImnN&[Cu  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +2WvGRC  
    • 用户必须输入所需的信息 s1/:Ts[3i  
    - 入射场 mxxuD"5  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） =^L?Sgg  
    - 系统参数 k 6)ThIG  
    - 制造条件 &F xw19[G  
    :kMEL*  
     6gSo>F4=  
    K;fRDE) {  
    7.设计过程 J#L"kz  
    Vu u2SS  
    )X dpzWod  
    M:*^k  
    7G^`'oZ  
    5*he  
    hrt ]Qn&  
    设计和优化过程由两步完成： 5qx,b&^w  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 FSp57W$  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 kS@6'5U  
     +d=cI  
    8.系统模拟 E$w2S Q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 X=Th  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \@ j YY~  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 k OycS  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 H%AF,  
    a/(IvOy#6  
     AzwG_XgM)  
    MK*WStY  
    9. 初始几何光学设计的结果 6)QJms  
    .@(+.G  
    P%-@AmO^_  
    E(l'\q'.  
    !x, ;&  
    感兴趣的优化函数 !oDX+hd,%>  
    • 效率满足（>95%） ,2I8,MOg  
    • 信噪比不满足（<30db） HalkNR-eEm  
    • 杂散光不满足（>5% q')MKR*  
     z 5T_  
    X9d~r_2&m<  
    2?)bpp$WZ  
    DV,rh83.ip  
    10. 后续IFTA优化后的结果 cc"L> XoK  
           pu"`*NL  
    kDrqV{_  
    BV9%|  
     AhjUFz  
    hkh b8zS  
    感兴趣的优化函数 BgzER[g|q{  
    • 效率满足（>95%） iyRB}[y  
    • 信噪比满足（<30db） 8\85Wk{b  
    • 杂散光满足（<5%） &?-LL{W{  
    7Z(F-B +j  
    11.总结 NvZ )zE  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 C#y[UM5\k;  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 LHt{y3l]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 eTV%+  
    • 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。 r dc} e"v  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 /Ww_fY  
     
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