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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。 X + B=?|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。 k!!d2y6  
    jtPHk*>^wu  
    2．模拟任务 UM. Se(kS  
    o 'Z W  
    D\  P-|}  
    DOE： -_f-j  
    相位型衍射 -IL' (vx  
    光束整形器 [L?WM>]%  
    直径：2mmx2mm }LX.gm  
    形状：圆形  !~]'&9  
    相位级次：16     .FvIT] k-  
    fKa]F`p_h  
    ]gVW&3ZW  
    3.建模任务：入射光场 \ZC0bHsA  
    F#|mN0op  
    8[IR;gZf  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^;;gPhhWV  
    Suk;##I  
    • 波长：632.8nm K?=g IC:  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm -9(nsaV  
    }5y ]kn  
    D}?JX5.  
     RYM[{]4b5F  
    4.建模任务：期望输出光场 bJL,pe+u  
    sl*&.F,v=  
    2~@Cj@P]  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: f1I/aRV:+  
     bRx}ih  
    • FWHM-直径：0.5mm |L6 +e *  
    • 边缘宽度：50um vH{JLN2  
    • 效率：>95% m!:sDQn{3  
    • 信噪比（SNR）：>30dB k'K 1zUBj  
    • 杂散光：<5% t8Giv89{  
    0;"  >.  
     { ?]&P  
    :BUr8%l  
    5.设计方案 u@kr;^m  
    !3Q^oR  
    %kiPE<<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）。 y{QF#&lW  
    • 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）。 *YWk.  
    4M>EQF&  
    0lpUn74F  
     :Q>{Y  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (&qjY I  
     )IGx3+I ,  
    %F]:nk`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 z5t"o !  
    • 用户必须输入所需的信息 3Oe\l[?$;  
    - 入射场 "= *   
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） k#<Y2FJa  
    - 系统参数 M;E$ ]Z9  
    - 制造条件 =T|m#*{.L  
    0zXF{5Up  
     &(A'uX.>pr  
    ]]|vQA^  
    7.设计过程 01o,9_|FL  
    a`zw5  
    * v u  
    +JY]J89  
    >~\CiV4^  
    r'& 6P-Vm  
    I=}R Z9  
    设计和优化过程由两步完成： r~T3Ieb  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]D|Hq4ug  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $(;0;!t.  
     L_}F.nbS5  
    8.系统模拟 axdRV1+s  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 KgEfhO$W  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 x%, !px3s  
    • 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。 CL"q "  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ~9dAoILrl  
    Bc51 0I$c  
     ?a` $Y>?h  
    n; *W#c  
    9. 初始几何光学设计的结果 s F3M= uz  
    4AuJ1Z  
    &BQ%df<y\  
    f}+8m .g2  
    |BA<> WE  
    感兴趣的优化函数 p`3$NCJN  
    • 效率满足（>95%） \FjY;rqfKe  
    • 信噪比不满足（<30db） X1Y+ao1)  
    • 杂散光不满足（>5% :faB7wduW;  
     BI 0 A0  
    w"BMJ+  
    p`{| [<  
    q<w Q/m  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %B-m- =gz  
            FK|q*  
    kIYV%O   
    g(F? qP_K  
     GYN Lyd)  
    I xE }v%&  
    感兴趣的优化函数 /S&8%fb  
    • 效率满足（>95%） {Qj7?}xW  
    • 信噪比满足（<30db） FK.Qj P:  
    • 杂散光满足（<5%） t+Hx&_pMj  
    dE|luN~  
    11.总结 Af7&;8pM  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 '.d]n(/lZd  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /a:L"7z  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 K^+}__;]  
    • 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。 (TFo]c  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 nV&v@g4Tt  
     
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