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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。 j,JGs[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。 j2{ '!  
    $;+`sVG  
    2．模拟任务 B bx.RL.V  
    "PPn^{bYm  
    !7[Rhk7bW  
    DOE： +xtR`Y"  
    相位型衍射 <?iwi[S  
    光束整形器 y#;@~S1W  
    直径：2mmx2mm #9Dixsl*Q  
    形状：圆形 w-MnJ(r  
    相位级次：16     Ndx  ]5  
    Nb;Yti@Y.  
    c=HL 6v<  
    3.建模任务：入射光场 )<jT;cT!&  
    Ow]c,F}^  
    Z$5@r2d)  
    高斯准直激光光束的光束参数 "%Eyb\V!  
    #r)c@?T@j  
    • 波长：632.8nm tpi63<N  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm f8 M=P.jz  
    $ p{Q]|ww  
    j^~WAWbFh  
     N5[fw z w  
    4.建模任务：期望输出光场 nPUq+cXy]C  
    Jk7[}Jc$  
    Ey u?T  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 1)M>vdrP  
    K]q OLtc  
    • FWHM-直径：0.5mm aKC3T-  
    • 边缘宽度：50um asI:J/%+2  
    • 效率：>95% Em R#)c~(W  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 9Kyr/6w4-k  
    • 杂散光：<5% U;4:F{3m   
    hQgi--Msw'  
     pOip$Z  
    '?k*wEu  
    5.设计方案 |nj%G<  
    C@L:m1fz  
    l+Tw#2s$  
    • 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）。 "sRR:wzQu  
    • 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）。 )vk$]<$  
    4>Q6!"  
    MqI!i>  
     #f@sq5pTO  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 3&-BO%i  
     0BIH.ZV#  
    ]ba O{pJi  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 jfHVXu^M  
    • 用户必须输入所需的信息 8\t~ *@"  
    - 入射场 e p;_'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :nw4K(:f  
    - 系统参数 ?!-2G  
    - 制造条件 [N925?--S  
    -q\1Tlc]3  
     O- &>Dc  
    ?+b )=Z  
    7.设计过程 >+fet ,  
    :\48=>  
    Vo"\nj  
    #f~#38_  
    :NO'[iE  
    nYMdYt04sl  
    B}YB%P_CWs  
    设计和优化过程由两步完成： l>S~)FNwXJ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >e"CpbZ'  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 -2mm 5E~N  
     X%S?o  
    8.系统模拟 i}+K;,Da:8  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 H{`S/>)[   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 N/mTG2'<  
    • 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 ++tk4  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _w=si?q  
    x2[A(O=  
     QkwBw^'_5  
    PSNrY e  
    9. 初始几何光学设计的结果 S!k cC-7  
    NS;,(v{*N  
    SV}I+O_w  
    sUcx;<|BC  
    uJm9h(xq  
    感兴趣的优化函数 >c?Z.of  
    • 效率满足（>95%） ZPY#<^WOzr  
    • 信噪比不满足（<30db） 8AVM(d@  
    • 杂散光不满足（>5% TB4|dj-%  
     CbA!  
    diGPTV-?$  
    6fQNF22E  
    \;}F6g  
    10. 后续IFTA优化后的结果 [GX5jD#  
           vu;pILN  
    a8FC#kfq  
    egxh  
     ksT2_Ic  
    B_anO{3$4  
    感兴趣的优化函数 $uF} GP_)  
    • 效率满足（>95%） Z~ VOO7|m  
    • 信噪比满足（<30db） k/?5Fs!#  
    • 杂散光满足（<5%） gN Xg  
    J84Q|E  
    11.总结 gh|TlvnA  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 \vXo~_-&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f+j\,LJ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 t{| KL<d]  
    • 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。 Q-_&5/G  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \m~ ?mg"#  
     
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