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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。 <\kr1qH H  
    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。 !aO` AC=5u  
    b)(?qfXWP  
    2．模拟任务 ]BR,M4   
    m3Il3ZY.  
    hW!)w  
    DOE： mU}F!J#6  
    相位型衍射 !,V{zTR  
    光束整形器 cuy1DDl  
    直径：2mmx2mm <! )**  
    形状：圆形 ( =~&+z  
    相位级次：16     P(F+f `T  
    ,U(1NK8o  
    "Ph^BU Ab  
    3.建模任务：入射光场 _6 ay-u  
    a!O0,y  
    @E:,lA  
    高斯准直激光光束的光束参数 -D6exTxh"  
    4Y[1aQ(%  
    • 波长：632.8nm 0RoU}r@z4  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm giz7{Ai  
    EkziAON  
    +\v?d&.f0  
     xyI}y(CN1  
    4.建模任务：期望输出光场 ^o7;c[E`  
    r Tz$^a}/  
    9K1oZ?)_z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: zc[Si bT  
    Ja9e^`i;  
    • FWHM-直径：0.5mm l\C.",CEcc  
    • 边缘宽度：50um 6Fe34n]m  
    • 效率：>95% pR~U`r5z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB i':C)7  
    • 杂散光：<5% fkac_X$7  
    *QH28%^  
     TqnT S0fx  
    kh`"WN Nt  
    5.设计方案 rS;Dmm  
    x&0vKo;  
    P-9<YN  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 RsYU59_Y  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 uC cYPvm  
    Dd\jHF>u  
    )rC6*eR  
     '*3h!lW1.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 EVGt 5z  
     =zz ~kon9  
    >D4# y  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 , N)/w1?I  
    • 用户必须输入所需的信息 HPZ}*m'  
    - 入射场 sIy^m}02  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :2ED jW  
    - 系统参数 R~PA 1wDZ  
    - 制造条件 !_Wi!Vr_  
    76`8=!]R  
     w 47tgPPk  
    ;XBI{CW  
    7.设计过程 T \_ ]^]>  
    3eF -8Z(f  
    :>C2gS@  
    lz?$f4TzA  
    X"fb;sGT  
    y2^Y/)   
    @"^0%/2-  
    设计和优化过程由两步完成： '!eKTC>  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 VcXq?f>\  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ++^l]8  
     j3{D^|0bP  
    8.系统模拟 xjKR R?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 fR(d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0|{u{w@!`  
    • 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。 c"B{/;A  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 73/P&hT  
    ~=uWD&5B4  
     zo4qG+>o  
    G?Q3/y(  
    9. 初始几何光学设计的结果 vzim<;i  
    ,Y/ g2 4R  
    f,018]|  
    J1C3&t}  
    xHD=\,{ig  
    感兴趣的优化函数 }&w Ur>=  
    • 效率满足（>95%） %H]ptH5  
    • 信噪比不满足（<30db） uM_wjP  
    • 杂散光不满足（>5% \1^^\G>H5  
     I|^;B 8[  
    wAf\|{Vn  
    nU7>uU  
    ^ hZ0IM  
    10. 后续IFTA优化后的结果 PoG-Rqe  
           w9< R#y[A  
    MkfBu W;)  
    /`wvxKX  
     %C| n9*  
    _V7s#_p  
    感兴趣的优化函数 j+$rj  
    • 效率满足（>95%） r]:(Vk]|F  
    • 信噪比满足（<30db） &,{fw@#)_  
    • 杂散光满足（<5%） 8%A#`)fb  
    /|C*  
    11.总结 RI(DXWM|h  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Z2qW\E^_r  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +BETF;0D  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 D1zBsi94D  
    • 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。 5z7U1:  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 xhV O3LW'  
     
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