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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。 `+6R0Ch  
    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。 D %Xo&V[  
    &0f5:M{P  
    2．模拟任务  {o(j^@  
    N F)~W#  
    Zd"^</ S  
    DOE： %|s+jeUDn|  
    相位型衍射 2UGsYQn  
    光束整形器 2eMTxwt*S  
    直径：2mmx2mm fb^fVSh>  
    形状：圆形 MEB it  
    相位级次：16     SlsdqP 9  
    /SYw;<=  
    #g6.Glz3  
    3.建模任务：入射光场 8WnwQ%;m?  
    O/[cpRe  
    j?'GZ d"B  
    高斯准直激光光束的光束参数 Gea\,{E9xA  
    7uzk p&+:  
    • 波长：632.8nm SdD6 ~LS  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ]+X@ 7  
    a+n0|CvF  
    Gz .|]:1  
     Hh+ 2mkg  
    4.建模任务：期望输出光场 |\pbir  
    %c4Hse#Y  
    82l~G;.n3  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: `V##Y  
    O%bEB g  
    • FWHM-直径：0.5mm >y"+ -7V)  
    • 边缘宽度：50um .9wk@C(Eh_  
    • 效率：>95% !KUi\yQ1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 0Vx.nUQ  
    • 杂散光：<5% EN/,5<S<,[  
    `nu''B H  
     4<BjC[@~Z{  
    .SWlp2!M5  
    5.设计方案 7 qS""f7  
    7Op>i,HZk\  
    /'/Xvm3  
    • 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）。 5 sX+~Q  
    • 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）。 Hm*/C4B`  
    uA< n  
    Hl,W=2N  
     m;,N)<~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1jcouD5?H  
     FYpzQ6s~  
    :=Nz }mUV  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ')cMiX\v  
    • 用户必须输入所需的信息 ZP(f3X@  
    - 入射场 J\b^)  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A6thXs2  
    - 系统参数 c24dSNJg,  
    - 制造条件 $&n=$C&x  
    r8RoE`/T  
     DW[N|-L  
    #"G]ke1l$  
    7.设计过程 Bx< <~[Ws}  
    .:F%_dS D  
    #AJM6* G9  
    t7aefV&_,  
     tVN  
    ) AvN\sC  
    YpVD2.jy  
    设计和优化过程由两步完成： fumm<:<CLO  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1n;0?MIZ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 J| w>a  
     Tw-;7Ae  
    8.系统模拟 GBPo8L"9  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |Y ,b?*UF  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .(cw>7e3D  
    • 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。 Fww :$^_ k  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 b0Ps5G\ u  
    e w$ B)W  
     uxr #QA  
    5Odhb  
    9. 初始几何光学设计的结果 V2wb%;q  
    iP7(tnlW$  
    zBzZxK>$  
    9sYMSc~Bm  
    GjvOM y  
    感兴趣的优化函数 ?^al9D[:lz  
    • 效率满足（>95%） UM"- nZ>[  
    • 信噪比不满足（<30db） kaVxT_  
    • 杂散光不满足（>5% 4O^xY 6m  
     lR6@ xJd:@  
    KW pVw!  
    %]}  
    A P?R"%  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ia!y!_L\'  
           Ng2twfSl$  
    'c9]&B  
    r@H /kD  
     Ga^"1TZ x  
    TNe l/   
    感兴趣的优化函数 8;RUf~q?  
    • 效率满足（>95%） 3YOq2pW72G  
    • 信噪比满足（<30db） TrEu'yxy8*  
    • 杂散光满足（<5%） C)ERUH2i  
    }C"%p8=HM  
    11.总结 :!WHFB o 8  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1#< '&Lr  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3M[! N  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $ r@zs'N  
    • 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。 bN1|q| 9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *&^Pj%DX  
     
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