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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。 4q'B<7{Q  
    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。 za:a)U^n  
    .s<*'B7&  
    2．模拟任务 Yly@ww9t|  
    K,6b3kk  
    @*0cMO;SpG  
    DOE： pG34Qw  
    相位型衍射 ew;ur?  
    光束整形器 cooUE<a  
    直径：2mmx2mm s0*0 'f  
    形状：圆形 EyI}{6~F  
    相位级次：16     cXR1grz  
    i.xXb [M+  
    &-czStQ  
    3.建模任务：入射光场 LAP6U.m'd  
    ?_oF:*~\  
    Dy]I8_  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~%/Wupf  
    m6MO W&  
    • 波长：632.8nm RP 2_l$  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm .MVYB\6Q0  
    6vp *9  
    osOVg0Gyj  
     Io|X#\K  
    4.建模任务：期望输出光场 5jgdbHog]  
    W(25TbQ  
    :qR=>n=  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Wxk x,q?  
    T/c<23i  
    • FWHM-直径：0.5mm [w0/\]o  
    • 边缘宽度：50um X; 5Jb  
    • 效率：>95% =?])['VaA  
    • 信噪比（SNR）：>30dB _TUk(Qe  
    • 杂散光：<5% `:wvh(  
    R7s|`\  
     :^'O}2NP  
    v[TYc:L=  
    5.设计方案 ?sBh=Ds  
    )i>[M"7  
    \ A%eG&  
    • 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）。 ckjrk  
    • 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）。 PSRzrv$l  
    4Hb $0l  
    l;"Ab?P\  
     0Rz(|jlbS  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 0G <hn8>  
     <e)o1+[w  
    K9[e>  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 6*nAo8gl  
    • 用户必须输入所需的信息 $&Kq*m 0g  
    - 入射场 sVoW =4V8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） QC0!p"  
    - 系统参数 ?Pwx~[<1""  
    - 制造条件 3ta$L"a  
    b@t5`Y-+K  
     T#!lPH :&h  
    >Z Ke  
    7.设计过程 ?/M_~e.P  
    ]h!`IX  
    a$9A(Pte  
    j2M+]Zp.  
    b[@V Ya  
    w %c  
    U@Tj B  
    设计和优化过程由两步完成： JR9$. fGJ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 D H^T x  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ogeL[7  
     64j|}wJ$  
    8.系统模拟 Y&*x4&Lb  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 wU`!B<,j  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .wK1El{bf  
    • 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。 !&] z*t  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Zg:gY"^  
    t~M $%)h  
     d"~(T:=r  
    !OcENV  
    9. 初始几何光学设计的结果 .G>t72DpU  
    BF8"rq}r0  
    Qbeeq6  
    5IqQ|/m<6  
    Di Or{)a  
    感兴趣的优化函数 8 Op.eYe  
    • 效率满足（>95%） kGN||h  
    • 信噪比不满足（<30db） >_ X/[<  
    • 杂散光不满足（>5%  0=6/yc  
     ,smF^l   
    cs_}&!c{  
    uD>z@J-v  
    beZ(o?uK  
    10. 后续IFTA优化后的结果 oP,9#FC|(  
           GlR~%q-jiQ  
    , fb( WY  
    Vm8D"I5i  
     W"hcaa,&  
    FA>1x*;c  
    感兴趣的优化函数 =qoRS0Qa  
    • 效率满足（>95%） (U87}}/l  
    • 信噪比满足（<30db） SFjU0*B$  
    • 杂散光满足（<5%） Y?Vz(udD  
    FUeq \Wuo  
    11.总结 3@5p"X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6~5$s1Yc  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 &1)xoZ'\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 #iis/6"  
    • 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。 tLX,+P2|  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Q e1oT)  
     
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