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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。 , *qCf@$I  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 a}SdW  
    NA,C Z  
    2．模拟任务 4 g. bR  
    W(RF n`g\  
    3sCFHn#c  
    DOE： Q!,<@b)  
    相位型衍射 c"!lwm3b  
    光束整形器 t:LcNlN|  
    直径：2mmx2mm %r)avI  
    形状：圆形 #y|V|nd  
    相位级次：16     K\XyZ  
    j]0^y}5f+s  
    /J)l/oI  
    3.建模任务：入射光场 Hqh6:RuL  
    oPc\<$  
    )rLMIk  
    高斯准直激光光束的光束参数 .lhn;*Yi  
    _if|TFw;h  
    • 波长：632.8nm LflFe@2  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm w#i[_  
    @5) 8L/[l  
    midsnG+jnf  
     27ckdyQx  
    4.建模任务：期望输出光场 1xf=_F0`&  
    fQ+VT|jzx  
    Cc?TSZ8[  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *]JdHO  
    UueD(T;p  
    • FWHM-直径：0.5mm l!E7A Kk8  
    • 边缘宽度：50um #[MJ|^\i  
    • 效率：>95% (SVWdgb  
    • 信噪比（SNR）：>30dB (eCFWmO  
    • 杂散光：<5% SvvUkQ#1w  
    a'\By?V]  
     n3MWs);5  
    t]1ubt2W  
    5.设计方案  t4Z  
    t"j|nz{m  
    N^VD=<#T  
    • 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}|Hy  
    • 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）。 ea=83 Zj  
    CLKov\U\  
    +a= 0\lpOy  
     {+zJI-XN/  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 nA>sHy  
     *p ? e.%nd  
    !\[+99F#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 O gmO&cE  
    • 用户必须输入所需的信息 B6Ej{q^k,  
    - 入射场 Hg}I]!B  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %,b X/!  
    - 系统参数 j*T]HaM  
    - 制造条件 FDFH,J`_  
    !}3,B28  
     (B>Zaro#  
    7dh1W@\  
    7.设计过程 x2|6   
    5TBI<K  
    Jeqxspn T  
    | P6EO22p  
    r0m)j  
    47 u@4"M  
    ]Gc3Ea;4  
    设计和优化过程由两步完成： -'rj&x{Q)U  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 dTEJ=d40  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 fm1X1T.  
     SP 2 8  
    8.系统模拟 ;Hm'6TR!  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 KiLvI,9y  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4lc)&  
    • 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。 gvli%9n  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (U.**9b;  
    Wf02$c0#K  
     {7Cx#Ewd  
     e/e0d<(1  
    9. 初始几何光学设计的结果 `!\ivIi^  
    d+z[\i  
    ](r ^.k,R  
    c|wCKn}`  
    +?-qfp,:0  
    感兴趣的优化函数 ^6/j_G  
    • 效率满足（>95%） <D/al9  
    • 信噪比不满足（<30db） [ET6(_=b  
    • 杂散光不满足（>5% 6i@ub%qq  
     m>Ux`Gp+  
    sz09+4h#  
    % mn />  
    {K aN,td9  
    10. 后续IFTA优化后的结果 9rj('F & 1  
           }(i(Ar-  
    c]Unbm^w  
    G_oX5:J*  
     FuP}Kec  
    M1=_^f=&.  
    感兴趣的优化函数 Md(JIlh3  
    • 效率满足（>95%） xcSR{IZ  
    • 信噪比满足（<30db） <GWR7rUH  
    • 杂散光满足（<5%） J6|JWp  
    {Qtq7q.  
    11.总结 =Q?f96T  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `!c,y~r[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 @[r={s\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [%.18FWI  
    • 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。 GEE ]Kr  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 KVijs1q  
     
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