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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。 !ULU#2'1  
    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。 YEbB3N  
    MHm=X8eg  
    2．模拟任务 ;VL v2J*  
    FK^JCs^  
    r}9a3 1i  
    DOE： %ja8DRQ.  
    相位型衍射 74h[YyVi  
    光束整形器 us_o{  
    直径：2mmx2mm T[z}^"  
    形状：圆形 S m%\,/3  
    相位级次：16     {D6E@a  
    JFJ_ PphvD  
    BeNH"Y:E  
    3.建模任务：入射光场 0Bo7EV  
    D.i(Irqw!  
    :FUefW m  
    高斯准直激光光束的光束参数 |U GmIm%  
    ,D6hJ_:  
    • 波长：632.8nm ^h c&rD)_  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ptCFW_UV  
    Qh0tU<jG  
    ~=!d>f~U  
     P$ a `8~w  
    4.建模任务：期望输出光场 RSK~<Y@]q{  
    &gNb+z+  
    XMR$I&;G8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "5 /i  
    ~)Z MGx  
    • FWHM-直径：0.5mm 7jj.maK  
    • 边缘宽度：50um :Z}d#Rbl  
    • 效率：>95%  [YGPcGw  
    • 信噪比（SNR）：>30dB cJ}J4?  
    • 杂散光：<5% ir72fSe  
    pBd_Ba N  
     'V*ixK8R0  
    F7FUoew<  
    5.设计方案 ,t2yw  
    go6XUe  
    Ve]ufn6  
    • 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）。 P  -O& X  
    • 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）。 xla64Qld  
    CJDnHuozc  
    \z~wm&  
     J'Z!`R|  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 jGeil qPC  
     z]^u@]@NC  
    U)f;*{U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 t#fbagTON  
    • 用户必须输入所需的信息 y@T 0 jI  
    - 入射场 ^:Mal[IR  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） YqJ `eLu  
    - 系统参数 )&nfV5@"  
    - 制造条件 NSsLuM=.  
    ;fdROI  
     " h D6Z  
    P,QI-,  
    7.设计过程 cl`!A2F1G#  
    $N}nO:`t  
    6t,_Xqg*  
    &B3[:nS2  
    3pV^Oe^9  
    cE|Z=}4I7  
    75^U<Hz-3{  
    设计和优化过程由两步完成： _gLj(<^9  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 -msfiO  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 prdlV)LTpY  
     VssD  
    8.系统模拟 *ommU(r8  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 P 2j"L#%  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nx2iEXsa  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 'l&),]|$)  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 hHu?%f*  
    PsV1btq]  
     5>S<9A|Q  
    !U 6 x_  
    9. 初始几何光学设计的结果 Y`U[Y Hx  
    >" z$p@7  
    [!<W{ ($5  
    ^L,Uz:[J  
    vi4lmkyh^  
    感兴趣的优化函数 )zKZ<;#y  
    • 效率满足（>95%） UhI T!x  
    • 信噪比不满足（<30db） 8B*XXFy\  
    • 杂散光不满足（>5% ^z _m<&r  
     vg.K-"yQW  
    iB1+4wa  
    ?}n\&|+  
    5LkpfmR  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .#4;em%7  
           odm!}stus  
    5C G ,l  
    JM& :dzyIP  
     )~Pj 3  
    I?z*.yA*  
    感兴趣的优化函数 /}ADV2sF  
    • 效率满足（>95%） ]46-TuH  
    • 信噪比满足（<30db） w.:fl4V  
    • 杂散光满足（<5%） /Cl=;^)  
    ag7(nn0!  
    11.总结 Y\e8oIYu7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 hd'JXKMy  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 88}=VS  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "Q[rM1R  
    • 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。 v)!C Dpw  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ;;Y>7Kn!u  
     
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