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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。 ^)conSm  
    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。 @;M( oFS9  
    as- Z)h[B  
    2．模拟任务 i2/:' i  
    at${^,&  
    wj9CL1Gx  
    DOE： [S9T@Q  
    相位型衍射 |S|0'C*  
    光束整形器 UMuqdLaT9  
    直径：2mmx2mm 2j` x^  
    形状：圆形 }9 N, +*  
    相位级次：16     p#) u2^  
    W~k"`g7uu  
    y!;rY1  
    3.建模任务：入射光场 R_:47.qq  
    N&U=5c`Q'  
    }:7'C. ."  
    高斯准直激光光束的光束参数 r.0IC*Y  
    *g]q~\b/;  
    • 波长：632.8nm wGD".CS0  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm T~7i:<E^  
    3:7J@>  
    @T  
     -$J\BkI  
    4.建模任务：期望输出光场 {$)zC*l  
    \dTX%<5D  
    N_lQz(nG/2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: -gefdx6ES  
    N|Xx#/  
    • FWHM-直径：0.5mm s3kHNDdC  
    • 边缘宽度：50um pw" !iG}  
    • 效率：>95% at]=SA  
    • 信噪比（SNR）：>30dB (wU<Kpt?J  
    • 杂散光：<5% <61T)7  
    sxIvL7jl  
     y{+$B Y$_  
    9&fS<Hk  
    5.设计方案 z$$ E7i  
    2%i_SX[  
    2W:R{dHE  
    • 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）。 kg?[   
    • 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）。 z^$DXl@)h  
    e`zx#v  
    S.1\e"MfI  
     ?pn<lW8d  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (+ q#kKR  
     5wYYYo=  
    h3D~?Iom  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :kz*.1  
    • 用户必须输入所需的信息 +>h}Uz  
    - 入射场 $#4Qv5}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） m/RX~,T*v&  
    - 系统参数 ~sT/t1Rp  
    - 制造条件 Jn3cU  
    Z&9MtpC+N3  
     8}z]B^?Fy  
    ^F2 OTz4n  
    7.设计过程 @q:v?AO  
    |b" h+  
    X-2rC  
    \^a(B{   
    2(M^8Bl  
    |^9+c2   
    b5K6F:D22  
    设计和优化过程由两步完成： @v{lH&K:;  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 HYm |  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^Z1t'-xZ  
     ]5| o8.  
    8.系统模拟 ^f*}]`S  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]Hr:|2 |.  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +Tz Z   
    • 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。 ,p2BB"^_i  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !lxs1!:  
    ML@-@BaN  
     V@krw"vW  
    aDEz |>q  
    9. 初始几何光学设计的结果 z\64Qpfm  
    -7jP'l=h  
    =P'33) \ )  
    -+MGs]),  
    rHe*/nN%*  
    感兴趣的优化函数 %B9iby8)1  
    • 效率满足（>95%） "9F]Wv/  
    • 信噪比不满足（<30db） )Dn~e#  
    • 杂散光不满足（>5% L(Ww6oj  
     /tIR}qK  
    ,K4*0!TXP  
    YbCqZqk  
    &"X6s%ZH|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Cwo(%Wc  
           &G63ReW7 @  
    >JdA,i}1  
    dLA'cQId  
     _<Hx1l~  
    X( Q*(_  
    感兴趣的优化函数 jvfVB'Tmr  
    • 效率满足（>95%） ?naPti1GX  
    • 信噪比满足（<30db） b _Q:v&  
    • 杂散光满足（<5%） gFO|)I N  
    H<tk/\C  
    11.总结 _`RzPIS^  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 }m '= _u  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |GmV1hN  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 O<}^`4d  
    • 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。 x0t&hY>P!  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Eu%19s; u  
     
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