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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。 :-z&Y492  
    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。 Qh*)pt]n  
    o&~dGG4J  
    2．模拟任务 `M&P[ .9Pz  
    9I85EcT^4"  
    Us'Cs+5XcG  
    DOE： # Mu<8`T-  
    相位型衍射 kP@H G<~  
    光束整形器 `19qq]  
    直径：2mmx2mm Uo~T'mA"  
    形状：圆形 $]C=qM28-  
    相位级次：16     Tr~sieL  
    vd`O aM}#U  
    Mm5c8[   
    3.建模任务：入射光场 _6ZzuVv3/  
    I!P4(3skAB  
    E>E*ZZuhj  
    高斯准直激光光束的光束参数 }MP>]8Aq  
    Xx_tpC?  
    • 波长：632.8nm !$_~x 8K1-  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm vDsF-u1  
    k@yh+v5  
    LT/mb2  
     )>V?+L5M  
    4.建模任务：期望输出光场 =J](.78  
    Hfh!l2P  
    xYPxg!  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :5J_5,?;`  
    eIH$"f;L  
    • FWHM-直径：0.5mm vwmBUix  
    • 边缘宽度：50um $E\^v^LW  
    • 效率：>95% t8P PE  
    • 信噪比（SNR）：>30dB PQ$sOK|/  
    • 杂散光：<5% ?E6^!4=,  
    cMaOM}mS  
     <YH=3[  
    KFU%DU G  
    5.设计方案 ^*0'\/N&  
    yrnv!moc%t  
    \9`#]#1bx5  
    • 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）。 rh66_eV  
    • 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）。 +>SRrIi  
    H]&gW/=  
    zyFUl%  
     /,2rjJ#b  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 lj4o#^lC  
     1'JD=  
    Xh F _]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ! \sMR  
    • 用户必须输入所需的信息 Wpr ,j N8b  
    - 入射场 !X]8dyW  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） H;Ku w  
    - 系统参数 Y%@hbUc}x9  
    - 制造条件 ~E)fpGJ  
    }gv8au<  
     ?IF)+]  
    C h19h8M  
    7.设计过程 Ji?#.r`"n  
    ;SY\U7B\  
    0 ipN8Pg+  
    5Sva}9H  
    mV)+qXC  
    D=+NxR[  
    wNYg$d0M  
    设计和优化过程由两步完成： 6;iJ*2f5V  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4CrLkr  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %S \8.  
     Z"y=sDO{  
    8.系统模拟 BUsV|e\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 fQdK]rLj  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 tU :EN;H  
    • 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。 S6g<M5^R  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +?dl`!rE  
    %JyXbv3m,  
     Y`BRh9Sa  
    %IY``r)j  
    9. 初始几何光学设计的结果 (Un_!)  
    m@Rtlb  
    Hy_;nN+e  
    ;j%BK(5  
    k[kju%i4  
    感兴趣的优化函数 Vsnuy8~k  
    • 效率满足（>95%） :O= \<t  
    • 信噪比不满足（<30db） 1:M@&1L Yp  
    • 杂散光不满足（>5% `5~3G2T  
     y3G `>  
    Qk1xUE  
    !?!C'-ps  
    sN6N >{  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8}s.Fg@tE  
           $I9qgDJ)  
    >znRyQ~bM  
    n$n 7-7  
     cyM-)r@YQV  
    $F'>yop2b  
    感兴趣的优化函数 cV{o?3<:B  
    • 效率满足（>95%） ACq7dLys,B  
    • 信噪比满足（<30db） @]aOyb@  
    • 杂散光满足（<5%） 6CbxuzYer  
    tptN6Isuh  
    11.总结 D BE4&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 G 2!xPHz  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 JM- t<.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~m^ #FJu  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 %zk$}}ti.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 re?s.djT  
     
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