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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。 *|Cmm>z"7  
    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。 vjfV??XSU  
    Ebmd[A&&  
    2．模拟任务 G}MJWf Hl  
    U _QCe+  
    \YV`M3O  
    DOE： ~7$NVKE  
    相位型衍射 z%$,F9/  
    光束整形器 @"B"*z-d  
    直径：2mmx2mm *b< a@  
    形状：圆形 ]`p*ZTr)\  
    相位级次：16     Us5P?}  
    L.5 /wg  
    V(-=@UW  
    3.建模任务：入射光场 zOV.cI6fZz  
    !N, Oe<  
    5Z2tTw'i  
    高斯准直激光光束的光束参数 qB%?t.k7  
    I2U/ \  
    • 波长：632.8nm 9DAk|K  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm y'5 y  
    _{d0Nm  
    G-vBJlt=t  
     Iuh1tcc  
    4.建模任务：期望输出光场 Sqt '}  
    rKK{*%n  
    B~[}E]WEK  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: H)eecH$K  
    #n9:8BKf  
    • FWHM-直径：0.5mm 38I.1p9  
    • 边缘宽度：50um /FP;Hsw%  
    • 效率：>95% dIQxU  
    • 信噪比（SNR）：>30dB yA74Rxl*6  
    • 杂散光：<5% {  S]"-x  
    {$dq7m(  
     Kbdjd p  
    tC4:cX  
    5.设计方案 BqF%2{  
    W.B;Dy,Y  
    }"V$li  
    • 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）。 L<GF1I)  
    • 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）。 `7f><p/q  
    o~ v   
    qUZm6)p6[a  
     2;82*0Y%  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2HxT+|~d6  
     |zJxR_)  
    }D/O cp~o  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 -uE2h[X|  
    • 用户必须输入所需的信息 *5kQ6#l  
    - 入射场 M9 _G  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） W .B>"u  
    - 系统参数 `oDs]90  
    - 制造条件 /b$0).fj@,  
    iyj,0T  
     qIO<\Y l  
    hI&ugdf  
    7.设计过程 n$jOk |W  
    ]VYv>o`2  
    2jMV6S9  
    r87)?-B  
    <c,/+ lQ^  
    %Ydzzr3  
    QN GICG-  
    设计和优化过程由两步完成： -zzM!1@F  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 c@+;4Iz  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^KKU@ab9  
     c*5y8k  
    8.系统模拟 8 |@WuD  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >.tP7=  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9JG9;[  
    • 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。 lbRm(W(  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 C4#EN}  
    L\:f#b~W  
     9PU9BYBG  
    t Q0vX@I<v  
    9. 初始几何光学设计的结果 Mp8FYPjZ  
    500qg({2]  
    Q%seV<!/  
    X_j=u1*5  
    ~JU :a@)  
    感兴趣的优化函数 r]C`#  
    • 效率满足（>95%） h`_@eax  
    • 信噪比不满足（<30db） l$i^e|*  
    • 杂散光不满足（>5% E(0(q#n  
     bZ/4O*B  
    ylV.ZoY6  
    D<.zdTo  
    f9Vxtd  
    10. 后续IFTA优化后的结果 |5ifgSZ  
           [i8,rOa7  
    _n[4+S*v(  
    #rE#lHo  
     *jBn ^  
    BFCF+hU^6R  
    感兴趣的优化函数 C:]&V*d.v4  
    • 效率满足（>95%） :HJ@/ s!J  
    • 信噪比满足（<30db） + lha=  
    • 杂散光满足（<5%） @IB+@RmL  
    Esc*+}ck  
    11.总结 jq4'=L$4  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Is87 9_Z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~7N>tjB  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 D^ E+#a 1  
    • 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。 ,O9rL :?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 LPg1G+e  
     
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