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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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    光券
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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。 R"%zmA@o=  
    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。 SbS*z:  
    }EM  vEA  
    2．模拟任务 *9Eep~ 6  
    wj$l 093  
    ,`kag~bZ  
    DOE： !0i6:2nw  
    相位型衍射 ?Vg251-H  
    光束整形器 /,#HGu]q'  
    直径：2mmx2mm .=@xTJh  
    形状：圆形 tbMf_-g  
    相位级次：16     W.u+R?a=  
    .yK~FzLs  
    2Iv&XxSo  
    3.建模任务：入射光场 hc#Lni R3$  
    &d}1) ?  
    PX!$w*q  
    高斯准直激光光束的光束参数 mmSC0F  
    {"f4oK{w  
    • 波长：632.8nm SLI(;, s  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm c:? tn  
    k2]fUP  
    Jc8^m0_  
     b2rlj6d  
    4.建模任务：期望输出光场 _"nzo4e0  
    Gs`[\<;LI  
    LdAWCBLS  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7T7 A\  
    'F-; uN  
    • FWHM-直径：0.5mm XR2Gw 4]  
    • 边缘宽度：50um ldFK3+V  
    • 效率：>95% OGA_3|[S   
    • 信噪比（SNR）：>30dB NJ%>|`FEi7  
    • 杂散光：<5% K9z 1'k QH  
    OO$YwOKS  
     Vc2 (R^  
    ]Q8[,HTG  
    5.设计方案 "INIP?  
    S=f:-?N|  
    r>o#h+'AV  
    • 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）。 /sU~cn^D5  
    • 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）。 ML:Zm~A1U  
    5f#N$mh  
    /J@<e{&t~  
     Sm7O%V8{p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 u4eA++ eT  
     9K4]~_%h\  
    ;,WI_iP(w  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 5)@UpcjUA  
    • 用户必须输入所需的信息 `eo$o!  
    - 入射场 d+m}Z>iQ1O  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6VUkZKc  
    - 系统参数 @XJzM]*w&  
    - 制造条件 =\ek;d0Tqb  
    i #pBzJ  
     eE=}^6)(*  
    v~B "Il  
    7.设计过程  U))2?#  
    ]cmq  
    ;L`NF"  
    f*%Y]XL;%  
    &eA!h  
    d~QZc R  
    UM(`Oh8  
    设计和优化过程由两步完成： H6.  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 c*!xdK  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,%^qzoZnT  
     h 2QJQ|7a  
    8.系统模拟 [gkOwU=?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [Dq@(Q s'  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 C CDO8  
    • 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。 .Ce0yAl~  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 QJH((  
    '=V1'I*  
     )a=FhSB[G  
    j6&q6C X  
    9. 初始几何光学设计的结果 `Q1;Y  
    %E\pd@  
    O>c2*9PM  
    s +Q'\?  
    3vc2t6S%*  
    感兴趣的优化函数 8ioxb`U  
    • 效率满足（>95%） T/Bx3VWL  
    • 信噪比不满足（<30db） S=zW wo$  
    • 杂散光不满足（>5%  _(_U=  
     cT.8&EEW  
    $5r1Si)  
    k:yrh:JhB  
    m\"X%Y#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 gyT3[*eh  
           H1or,>GoO  
    d%lwg~@&|5  
    KB`">zq$u  
     b8O }XB  
    vO 3-B   
    感兴趣的优化函数 hmES@^n!_  
    • 效率满足（>95%） %7SGQE#W_~  
    • 信噪比满足（<30db） 1 F+$\fLr  
    • 杂散光满足（<5%） d-ML[^G  
    aSM S uX8  
    11.总结 )uK Tf=;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 oFDJwOJ'Bj  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q+1SU6x'm  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (U_dPf  
    • 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。 dz"HO!9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (@3?JJ]1  
     
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