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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。 vc8?I."?  
    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。 wzh ]97b  
    xx }GOY.J  
    2．模拟任务 -W c~B3E|  
    (?3[3 w~  
    FRZs[\I|iT  
    DOE： ``u:lL  
    相位型衍射 rwSbqL^eM  
    光束整形器 ,a0pAj  
    直径：2mmx2mm 3F+Jdr'  
    形状：圆形 q+ pOrGh  
    相位级次：16     R?pRxY  
    ,%W<O.  
    gg^1b77hT  
    3.建模任务：入射光场 nX^1$')gp  
    zN~6HZ_:^  
    L9FHgl?  
    高斯准直激光光束的光束参数 }gGkV]  
     ^$-Ye]<  
    • 波长：632.8nm }$kQs!#  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ?WpenUWk  
    ]|U-y6 45  
    y&oNv xG-  
     9o0!m Cq  
    4.建模任务：期望输出光场 XIAeCU  
    #yW\5)  
    l! v!hUb+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {6G?[ `&ca  
    y(a!YicA?  
    • FWHM-直径：0.5mm &aG*k*  
    • 边缘宽度：50um W^\d^)  
    • 效率：>95% nfdq y)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Ai"-w"  
    • 杂散光：<5% Jblj^n?Bm  
    kKiA  
     u~1o(Zn =  
    <>Y?v C  
    5.设计方案 j1-,Sqi  
    -$2kO`|p  
    ?_g1*@pA  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 PftxqJz  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 PRB{VC<k  
    VDbI-P&c  
    :G5RYi  
     g(ogXA1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 bKDA!R2  
     p'94SXO_  
    Ysi  g T  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 a%vrt)Gx  
    • 用户必须输入所需的信息 en*d/>OVJ  
    - 入射场 E?)656F[  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） sJG5/w  
    - 系统参数 o<i,*y88  
    - 制造条件 b)# Oc,  
    Ts$@s^S]  
     H1EDMhn/  
    CC^E_jT  
    7.设计过程 YDC&u8  
    TX [%(ft  
    o@bNpflb`  
    1|r,dE2k9  
    LiQgR 6j  
    v(]]_h  
    eqAW+Ptx  
    设计和优化过程由两步完成： _-TA{21)  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |JF@6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 0k,-;j,  
     gB'fFkd  
    8.系统模拟 E#wS_[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Ro(Zmk\t  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 [K/m  
    • 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。 _~u2: yl (  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 l^MzN  
    }J:+{4Yn  
     4LH[4Yj?`  
    [U, ?R  
    9. 初始几何光学设计的结果 _ *f  
    (~~w7L s  
    Nes=;%&]G  
    W,^W^:m-x  
    \daZ k /@  
    感兴趣的优化函数 aUHcYc\u  
    • 效率满足（>95%） ao_4mSB  
    • 信噪比不满足（<30db） '(Gi F  
    • 杂散光不满足（>5% wI B`%V  
     `o]g~AKX  
    #>=j79~  
    RwI[R)k  
    gKz(=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 wr(*?p]R  
           %WTEv?I{Ga  
    5irwz4.4  
    fA/m1bYxg  
     ~S,p?I  
    EtbnE*S  
    感兴趣的优化函数 GeszgtK{T  
    • 效率满足（>95%） sg'pO*_&  
    • 信噪比满足（<30db） ;V^pL((5J  
    • 杂散光满足（<5%） c;0Vs,DUmG  
    [r+ZE7$2b"  
    11.总结 >_OYhgs1w  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 BrRL7xX  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 'r1LSht'  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,Ys"W x  
    • 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。 yz8mP3"c:o  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 eW5SFY.  
     
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