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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。 }co v"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。 q8U*  
    5,3Yt~\m  
    2．模拟任务 GfEg][f  
    MO7:ZYq  
    g. V6:>,  
    DOE： %1E:rw@  
    相位型衍射 Qqt<  
    光束整形器 7M~w05tPh  
    直径：2mmx2mm h,:8TMJRRN  
    形状：圆形 de.!~%D  
    相位级次：16     [nQ<pTg~r  
    DOi\DJV!  
    J&%d(EJM  
    3.建模任务：入射光场 u="VJ3  
    (E'f'g  
    < I}O_:%  
    高斯准直激光光束的光束参数  EAVB:gE  
    ![ & go  
    • 波长：632.8nm r^<W$-#  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm EZ+_*_9  
     yQkj4v{  
    2yYq/J  
     pNY+E5  
    4.建模任务：期望输出光场 lM1Y }  
    1aC ?*,e?  
    7O3\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 01md@4NQ  
    ZJL[#}*  
    • FWHM-直径：0.5mm nl9G1Sm(E  
    • 边缘宽度：50um (A.%q1h  
    • 效率：>95% }"?v=9.G  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /UG H7srx  
    • 杂散光：<5% 6qsT/  
    `WDN T0@M  
     [C@0&[[  
    wyqXD.o f  
    5.设计方案 <VB;J5Rv  
    : b^\O  
    ({/@=e x*  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 BdHLow  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 MjIp~?*  
    bAIo5lr  
    VH&6Tm1  
     Vj^<V|=  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9p ;)s  
     K 2J DG.<  
    mz\d>0F U.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :-x F=Y(;  
    • 用户必须输入所需的信息 p9*#{~   
    - 入射场 (uB evU\  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |2,'QTm=  
    - 系统参数 v#EXlpS  
    - 制造条件 vO#4$ ,  
    5Qb%g )jZ  
     4zyy   
    I2JE@?  
    7.设计过程 I4%&/~!  
    ejYJOTT{^  
    $E;`Y|r%WK  
    o,a 3J:j]  
    D{~mJDUzK  
    q.L0rY!  
    g0@i[&A@{  
    设计和优化过程由两步完成： K-V NU  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 wpw~[xd  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 }a= &o6=  
     mZ9+.lm  
    8.系统模拟 /JPyADi  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Z{/0 P  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *Q bPz4,"  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Z2d,J>-  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a}l^+  
    OA#AiQUR  
     7[ )4k7  
    fDo )~t*~  
    9. 初始几何光学设计的结果 |ToCRM  
    a@_.uD  
    SJhcmx+  
    7<&CN0&  
    .%>UA|[~:  
    感兴趣的优化函数 B42.;4"T  
    • 效率满足（>95%） w]w>yD>$  
    • 信噪比不满足（<30db） 3{o5AsVv  
    • 杂散光不满足（>5% *RKYdwnb  
     pNFL;k+p}  
    P@LYa_UFsN  
    j*"V! d  
    wkm;yCF+  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Nq>74q]}n8  
           4}B9y3W:v  
    OF^v;4u  
    $<c0Z6f  
     r=[T5,L(s  
    |]`\ak  
    感兴趣的优化函数 \`?l6'!  
    • 效率满足（>95%） DZGM4|@<7Y  
    • 信噪比满足（<30db） )24r^21.q  
    • 杂散光满足（<5%） =s"_! 7  
    +rS}f N$L.  
    11.总结 !%n3_tZC  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "#x<>a )O\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 @K`2y'#b  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [h7nOUL!  
    • 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。 b`N0lH.V  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 HJT}v/FZ  
     
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