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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。 c:a5pd7T  
    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。 1pUIZ$@?`  
    \Oku<5  
    2．模拟任务 :%#(<@{  
    .szs?  
    L4)@lmd3  
    DOE： A YC22(  
    相位型衍射 @Ju!|G9z/p  
    光束整形器 -nC 5  
    直径：2mmx2mm x J;DkPh  
    形状：圆形 12NV  
    相位级次：16     -rEg(@S %  
    A.mIqu,:  
    qU'O4TWZ  
    3.建模任务：入射光场 p'`SYEY@Z  
    aYjFRH`  
    b&Dc DX  
    高斯准直激光光束的光束参数 '' @upZBJ  
    "hwG"3n1  
    • 波长：632.8nm )/'y'd<r  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm OV l,o  
    .js@F/H p  
    wYf9&}k\4  
     4_`ss+gk  
    4.建模任务：期望输出光场 ?0UzmJV?8  
    QE:%uT  
    Cq7EdK;x  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: > 5i(U_`l  
    =w~phn  
    • FWHM-直径：0.5mm K%Sy~6iD&  
    • 边缘宽度：50um (5l5@MN  
    • 效率：>95% . Q#X'j  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Q%xvS,oI  
    • 杂散光：<5% -L9I;]:KY  
    iU5Aj:U3  
     \#bk$R@  
    &ZjQa.-U>  
    5.设计方案 i;1EXM  
    %"R|tlG  
    =h~\nTN  
    • 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）。 1 :xN)M,s  
    • 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）。 );LkEXC_'  
    4XkSj9D~z  
    4= VAJ  
     zc<C %t[~y  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 VQ{.Ls2`Z  
     DR."C+  
    XO)|l8t#$=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Kvu0Av-7  
    • 用户必须输入所需的信息 RH,1U3?  
    - 入射场 "z ` &xB  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） QR!8n  
    - 系统参数 $K)9(DD  
    - 制造条件 a0Y/,S*K  
    a@&^t(1  
     wvAXt*R  
    K-$gTV  
    7.设计过程 J%?'Q{  
    >?b9Xh  
    WJG&`PP  
    #,dE)  
    Pg3O )D9  
    PvzB, 2":  
    jk0Ja@8PK  
    设计和优化过程由两步完成： AiXxn'&i  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 EUv xil  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 -[kbHrl&  
     l$%mZl  
    8.系统模拟 ^L&hwXAO:  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /aepE~T  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 su~_l[6  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 wo;`D  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 QI@!QU$K&  
    +DwyMzeE  
     Sm2 |I6  
    "{0 o"k  
    9. 初始几何光学设计的结果 K0xZZ`  
    l\W[WQP h  
    W s!N%%g  
    hJ0)"OA5  
    eMf+b;~R  
    感兴趣的优化函数 mZVYgJQ[  
    • 效率满足（>95%） >$]SYF29  
    • 信噪比不满足（<30db） ;;E "+.  
    • 杂散光不满足（>5% Y-%S,91O  
     JFx=X=C  
    *)c,~R^  
    2M>Y3Q2Yv  
    (ilU<Ht  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =N-,.{`  
           i[b?W$]7  
    !$'s?rnh  
    [c@14]e  
     s9 '*Vm  
    RHo|&.B;+  
    感兴趣的优化函数 Yt"&8N]  
    • 效率满足（>95%） J7R+|GTcx  
    • 信噪比满足（<30db） |q?I(b4Q@  
    • 杂散光满足（<5%） h<oQ9zW)  
    .S&S#}$/]  
    11.总结 1]r+$L3  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 B9;-Blh  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /8baJ+D"4\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,4 ftQJ  
    • 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。 F{ cKCqI?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 QKYGeT7&Y'  
     
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