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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。 Ev0=m;@_  
    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。 %G'P!xQhy  
    M[7$F&&n  
    2．模拟任务 $)VnHr `hy  
    HEe_K!_  
    /2:s g1  
    DOE： =v=u+nO  
    相位型衍射 :} DTK  
    光束整形器 uMK8V_p*?  
    直径：2mmx2mm .hK:-q,  
    形状：圆形 WO[O0!X  
    相位级次：16     X> U _v  
    9rgvwko  
    1i;#cIG  
    3.建模任务：入射光场 `':G92}#  
    E[c6*I  
    C{]1+eL  
    高斯准直激光光束的光束参数 @J<RFgw#  
    5GDg_9Bz  
    • 波长：632.8nm yMJ(Sf  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm F?b"Rv  
    "$A5:1;  
    O-qpB;|  
     !>)o&sM  
    4.建模任务：期望输出光场 )8_MkFQe  
    n {..Q,z  
    %g~zE a-g  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: OZQN&7  
    ln_[@K[oX  
    • FWHM-直径：0.5mm LU+}iA)  
    • 边缘宽度：50um YhL^kM@c  
    • 效率：>95% q5\iQ2f{WV  
    • 信噪比（SNR）：>30dB zB'_YwW  
    • 杂散光：<5% >YR2h/S  
    *Nur>11D  
     <yw56{w,  
    m[s$)-T  
    5.设计方案 DY1"t7 9E  
    @]dv   
    Y-~ M kB  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 *s|'V+1  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 X u2+TK  
    gpogv -  
    j8;Uny9  
     :jFZz%   
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :}-izd)/j  
     X~Hm.qIR  
    3;3 cTXR?=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +HlZ ?1g  
    • 用户必须输入所需的信息 L+8O 4K{  
    - 入射场 6_>(9&g`zV  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） VXl|AA<OG  
    - 系统参数 x;A.Ll  
    - 制造条件 me$nP}%C&  
    m |Sf'5fK  
     q2*1Gn9!j  
    $f+cd8j?o  
    7.设计过程 #dQFs]:F  
    5 hW#BB  
    A[uB)wWsn  
    }4kQu#0o")  
    P2)/!+`a  
    WG +]  
    -#,4rN#  
    设计和优化过程由两步完成： s01=C3  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <7`U1DR=  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Hp[i8PJ  
     b(t8TR#-  
    8.系统模拟 ;9' ] na  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 sK8sxy  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `x;m@\R  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 dnkHx  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 k+~2 vmS  
    k}!'@  
     XXxH<E$p  
    * bUOd'vh  
    9. 初始几何光学设计的结果 L.8`5<ITw  
    X6xs@tgQ  
    [}dPn61  
    FcyF E~>2  
    . Ctd$  
    感兴趣的优化函数 3AAciMq}  
    • 效率满足（>95%） Q=Liy@/+!  
    • 信噪比不满足（<30db） S3&n?\CO:  
    • 杂散光不满足（>5% lv+: `   
     H3( @Q^9  
    )>@%;\qV  
    #Y'ewu;qJ  
    G!lF5;Ad`  
    10. 后续IFTA优化后的结果 HubK  
           1\nzfxx  
    Y(gai?  
    @WiTh'w0  
     &"7+k5O  
    \["I.gQ  
    感兴趣的优化函数 dVZ~n4  
    • 效率满足（>95%） wCu!dxT|,  
    • 信噪比满足（<30db） D[)_ f  
    • 杂散光满足（<5%） n%Oq"`w4  
    k{U[ U1j  
    11.总结 1 hD(l6tG@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 r_kaS als  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8fktk?|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2#N?WlYw<S  
    • 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。 dx+xs&  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 'S*]JZ1  
     
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