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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。 K_@?Q@#YhR  
    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。 em'ADRxG+  
    aCI3Tx&2qT  
    2．模拟任务 'NZ=DSGIy  
    *~>p;*  
    T;?k]4.X  
    DOE： 1X&.po  
    相位型衍射 x x4GP2  
    光束整形器 $rI 1|;^  
    直径：2mmx2mm GX0zirz  
    形状：圆形 MXa^ g"  
    相位级次：16     px "H  
    QW$p{ zo  
    g4 eW<  
    3.建模任务：入射光场 +D:8r|evH  
    )Qd x  
    Mx$&{.LFJ  
    高斯准直激光光束的光束参数 tM^4K r~o,  
    !Av9 ?Q:  
    • 波长：632.8nm DL?nvH  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm P6R_W  
    h='F,r5#2  
    (v%24bv  
     t2s/zxt  
    4.建模任务：期望输出光场 B+snHabS6  
    OU"%,&J  
    {BT/P!  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: XIbZ_G^ +D  
    RGE(#   
    • FWHM-直径：0.5mm avL_>7q  
    • 边缘宽度：50um JD~;.3$/k  
    • 效率：>95% Z sTtSM\Ac  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4] uj+J  
    • 杂散光：<5% uTxa5j  
    /rnI"ze`  
     #5Z`Q^  
    p.SipQ.P  
    5.设计方案 #F.jf2h@  
    8.#{J&h  
    *B"Y]6$  
    • 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）。 M[gL7-%w\  
    • 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）。 1(Ta*"(0Ip  
    j 0pI  
    O,%,dtD[a  
     RI0^#S_{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :Iv;%a0 -  
     akxNT_   
    (Z SaAn),  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 q8 ?kBKP  
    • 用户必须输入所需的信息 g4$(%]  
    - 入射场 Ki2!sADd  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） cKe%P|8  
    - 系统参数 )ODF6Ag  
    - 制造条件 hPDKxYD]f  
    ^AS \a4`/  
     jdP )y]c  
    jC9us>b  
    7.设计过程 lUm(iYv;H  
    8w&-O~M  
    s|]g@cz an  
    ,erf{"Nh  
    (~=.[Y  
    /Vn>(;lo  
    :TH cI;PG8  
    设计和优化过程由两步完成： !hBpon  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 lmvp,BzC  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 XH"+oW  
     GQqGrUQ*}  
    8.系统模拟 \^c4v\s<o#  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 udZOg  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 G@[8P?M=Z  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 6Dlm. ~G  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 f"QiVJq  
    lW&(dn)}  
     IOcQI:4.`  
    d(T4Kd$r  
    9. 初始几何光学设计的结果 %9J@##+  
    ;*<tU n^t  
    $ J`O-"M  
    MzJCiX^  
    7K1-.uQ  
    感兴趣的优化函数 5i!Q55Yv=,  
    • 效率满足（>95%） WQK<z!W5  
    • 信噪比不满足（<30db） z8Q!~NN-K  
    • 杂散光不满足（>5% Km` SR^&\  
     FzT.9Vz7  
    ~t`^|cr|  
    LL^KZ-  
    5p;AON  
    10. 后续IFTA优化后的结果 SS=<\q#MS  
           4Gc M  
    1i76u!{U  
    9%/hoA)  
     za>UE,?h  
    Z*%;;&?  
    感兴趣的优化函数 kQ`tY`3F  
    • 效率满足（>95%） zM9#1^X  
    • 信噪比满足（<30db） Ms{";qiG  
    • 杂散光满足（<5%） 3S0.sU~_U  
    Td=4V,BN  
    11.总结 'wND  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _R4}\3}!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 )`\hK  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 U v2.Jo/Q  
    • 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。 oL<#9)+2*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 m&.LJ*uM\K  
     
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