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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。 (Tbw3ENz  
    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。 2K3{hxB  
    Wr( y)D<y}  
    2．模拟任务 8@tPm$  
    bdc&1I$  
    C<P%CG&;  
    DOE： r.BIJt)  
    相位型衍射 ROous4MG  
    光束整形器 'JRvP!]  
    直径：2mmx2mm zR{W?_cV  
    形状：圆形 m8o(J\]  
    相位级次：16     [DF,^4g  
    MerFZd 1  
    RR]CW  
    3.建模任务：入射光场 ,.7*Hpa  
    @CT;g\4  
    Ipf =ZD  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^G.B+dG@`x  
    lQe%Yh >rl  
    • 波长：632.8nm  t$De/Uq  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm z& fwE$Nm  
    =,UWX3`f  
    ,d{"m)r<  
     s[w6FXt  
    4.建模任务：期望输出光场 ~W{2Jd  
    |563D#?cR  
    E/%9jDTQ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: * iF]n2g:  
    \Z+z?K O  
    • FWHM-直径：0.5mm 2u5|8  
    • 边缘宽度：50um 3G(miP6  
    • 效率：>95% L:i-BI`J  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Qx+%"YO  
    • 杂散光：<5% orjj' +;X  
    U15H@h  
     :>Ay^{vf=  
    njWL U!  
    5.设计方案 &FF"nE*  
    `.i!NBA'6  
    #g]vc_V  
    • 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）。 ;N 0~;I  
    • 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）。 "CI=`=  
    &M.66O@  
    pLLGus+W  
     @ < Q|5  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Vz=PiMO  
     !Rhl f.x  
    XBp?w  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 3ZXQoC '  
    • 用户必须输入所需的信息 U G~ba  
    - 入射场 LdL/399<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Pc NkAo  
    - 系统参数 {/ BT9|LI  
    - 制造条件 5 4L\Jx  
    Y7*U:I+N  
     v~@pMA$(h  
    i? K|TC`  
    7.设计过程 SAyufLEv,  
    c'S,hCe*  
    %nV]ibp2)  
    v5QqS8u_C  
    ?B}{GL2)  
    XYZ4TeW\1  
    R]RZq+2 ^  
    设计和优化过程由两步完成： 7r~~Y%=C|  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 t+1 %RyKFB  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 {z")7g ]l  
     fR*q?,  
    8.系统模拟 JNJ=e,O,  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 k[:bQ)H  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 6{^E{go  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 *fn*h[pV&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9*{[buZX  
    9 mmCp&~Z  
     X ><?F|#7T  
    YTexv;VNb|  
    9. 初始几何光学设计的结果 d;>#Sxf  
    `CgaS#  
    rU2%dkTa  
    :[hgxJu+  
    y&?6FY  
    感兴趣的优化函数 5sx1Zq7  
    • 效率满足（>95%） .U?'i<  
    • 信噪比不满足（<30db） h3z{(-~y  
    • 杂散光不满足（>5% 'i4_`^:+  
     (3{YM(  
    ih P|E,L=L  
    .`4{9?bR  
    q&W[j5E  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =1Oj*x@*4  
           C ihAU"  
    }l],.J\BGX  
    H\:lxR^  
     e=.njMqW5  
    %sX$ nmi3  
    感兴趣的优化函数 /M3Y~l$  
    • 效率满足（>95%） ~==>pj  
    • 信噪比满足（<30db） :F{:Z*Fi0  
    • 杂散光满足（<5%） .2v_H5<  
    5`gQ~   
    11.总结 .xH5fMj,"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 /q5v"iX]T  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 RkBb$q9F]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 JQ6zVS2SSS  
    • 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。 9&` 2V  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 O0pDd4)"  
     
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