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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。 45U!\mG  
    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。 AEE&{ _[S  
    y$`@QRW  
    2．模拟任务 t*(buAx  
    C|-QU  
    wS @-EcCB  
    DOE： :O/QgGZN$  
    相位型衍射 H}PZJf_E  
    光束整形器 N"-U)d-.  
    直径：2mmx2mm qj:\ )#I  
    形状：圆形 {jOV8SVL  
    相位级次：16     =BroH\  
    kJk6lPSqi7  
    Mi:i1i cdn  
    3.建模任务：入射光场 #iVr @|,  
    cg).b?g  
    $b`~KMO  
    高斯准直激光光束的光束参数 qLa6c2o,  
    M&J$9X  
    • 波长：632.8nm 'j 'G4P_G  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm a2SXg A  
    ':#DROe!  
    z2IKd'Wy  
     ++Fv )KY@  
    4.建模任务：期望输出光场 kj/v$m  
    ~=k?ea/>  
    M+GtUE~"  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: nNpXkI:  
    `L7Cf&W\l8  
    • FWHM-直径：0.5mm O*udVE>  
    • 边缘宽度：50um 5#B M  
    • 效率：>95% fx*Q,}t  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @~C C$Y$  
    • 杂散光：<5% MwTouEGGgA  
    s7"5NU-  
     g[ O6WZ!F_  
    IXC2w *'m  
    5.设计方案 O~4Q:#^c  
    :b"&Rc&s.  
    vE C#W43l  
    • 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）。 "9O8#i<Nr  
    • 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）。 8T}Dn\f  
    fir#5,*q|  
    I/)*pzt8  
     )(-aw,i K  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 rbc7CPq_^  
     7Y6b<:4j  
    8/ zv3.+[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 wj 15Og?  
    • 用户必须输入所需的信息 6wH:jd9,  
    - 入射场 t`pbEjE0K  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） L|Bjw3K&D  
    - 系统参数 d5#z\E??  
    - 制造条件 q]#j,}cN9  
    :uB(PeAv*  
     K96N{"{iI%  
    *QA{xvT  
    7.设计过程 OPJ(ub  
    ?yKG\tPhM  
    xwa@h}\#  
    j026CVL  
    (N?nOOQ  
    79Ur1-]/  
    _@! yj  
    设计和优化过程由两步完成：  I|. <  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Kj/Lcx;bh  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 y/;DA=  
      V0!kvIv  
    8.系统模拟 oQK,#>rv  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |>Pz#DCy  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 TTD#ovo'  
    • 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。 d"OYq  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 'tJxADK  
    Xa_:B\ic  
     g"v6UZ\  
    ?^WX] SAl  
    9. 初始几何光学设计的结果 EAV6qW\r5]  
    (o4':/es  
     TUq ,  
    &"d :+!4h  
    H $mZ?  
    感兴趣的优化函数 ;E0x#JUrw  
    • 效率满足（>95%） z?WkHQ9  
    • 信噪比不满足（<30db） lm|s%  
    • 杂散光不满足（>5% /Nns3oE  
     V\=%u<f  
    ^+x,211f  
    T@mYHKu  
    @?5pY^>DK  
    10. 后续IFTA优化后的结果 '#lc?Y(pJ2  
           T'a&  
    ?;GXFKy  
    m O"Rq5  
     _7<G6q2(  
    H/l,;/q]b  
    感兴趣的优化函数 .p%V]Ka  
    • 效率满足（>95%） j-zWckT{  
    • 信噪比满足（<30db） _mTNK^gB  
    • 杂散光满足（<5%） I].ddR%  
    Y8for'  
    11.总结 qRXHaQi@9  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ~!6 I.u  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {7.uwIW.1  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9Us'Q{CD   
    • 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。 GW2v&Ul7(  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 zS '{F>w  
     
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