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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。 V,Q4n%h1.  
    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。 L_Q S0_1  
    ^XG*z?Tt  
    2．模拟任务 E;9>ePd@  
    ZIDbqQu  
    Or8kp/d  
    DOE： RbEKP(uw  
    相位型衍射 ygzxCn|#  
    光束整形器 py @( <  
    直径：2mmx2mm 0OnV0SIL  
    形状：圆形 D<>@ %"%  
    相位级次：16     Qs%B'9")  
    2z\e\I  
    tlQC6Fb#  
    3.建模任务：入射光场 ,$N#Us(Wa  
    Z+4D.bA  
    o:~LF6A-  
    高斯准直激光光束的光束参数 "hQgLG  
    4t*so~  
    • 波长：632.8nm * ?]~ #  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [ c~kF+8  
    Ls}7VKl'   
    6KRO{QK  
     eTbg7"waA  
    4.建模任务：期望输出光场 i{Ds&{  
    nS9wb1Zl  
    Dd,2;#_  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *2e!M^K<  
    ~TqT }:,H  
    • FWHM-直径：0.5mm A6 !F@Ic[  
    • 边缘宽度：50um ]PR#W_&q  
    • 效率：>95% M'L;N!1A  
    • 信噪比（SNR）：>30dB .4-,_`T?  
    • 杂散光：<5% Zsx3/}  
    k XrlSaIc  
     y >+mc7n  
    [0y$! f4  
    5.设计方案 2VoKr)  
    Ef)yQ  
    2VGg 6%  
    • 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）。 \r {W  
    • 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）。 Qdf=XG5  
    =d)-Fd2li  
    C\*4q8(  
     ~}"]&%Q{J  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 }H"kU2l  
     IzLQhDJ1  
    U;q];e:,=}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 B9,^mE#  
    • 用户必须输入所需的信息 F?-R$<Cn2~  
    - 入射场 SUM4Di7  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） )"+2Z^1-  
    - 系统参数 ,9D+brm  
    - 制造条件 =] C]=  
    ,Lr<)p  
     04U")-\O  
    }"^'% C8EX  
    7.设计过程 qIMA6u/  
    Ch \&GzQ  
    kwpK1R4zs  
    "Wo,'8{v  
    Z\}K{#   
    :'iYxhM.V  
    s?R2B)a  
    设计和优化过程由两步完成： k%]=!5F  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 26vp1  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @&|l^ 1  
     :GpDg  
    8.系统模拟 T"7~AbgNU  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )lk&z8;.=  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 %ru;;h  
    • 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。 4(Iplo*Ys@  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $-}e; VZb  
    c(;a=n(E#  
     *jIqAhs0{  
    v[e:qi&fG  
    9. 初始几何光学设计的结果 l 'DsZ9y@2  
    a ] =  
    OyV<u@[i  
    0sca4G0{  
    :0 & X^]\  
    感兴趣的优化函数 OCZaQ33  
    • 效率满足（>95%） YQJ==C1  
    • 信噪比不满足（<30db） h\v'9  
    • 杂散光不满足（>5% ;2'q_Btk4  
     . 8N.l^0,  
    om?-WJI  
    s*U1  
    <S?ddp2  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8#!i[UF dj  
           AL#4_]m'  
    `\Hf]b  
    w2_bd7Wp<  
     \%^%wXfp  
    E|'h]NY  
    感兴趣的优化函数 J+d1&Tw&  
    • 效率满足（>95%） {ZY+L;eg1  
    • 信噪比满足（<30db） L_=3<n E  
    • 杂散光满足（<5%） OO[F E3F  
    E4 m`  
    11.总结 u#}[ZoI  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 }!IL]0 q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ,^#yo6-  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,U(1NK8o  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 5j~$Mj`  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _6 ay-u  
     
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