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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。 I+%[d^,  
    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。 'Vzp2  
    sQ UM~HD\a  
    2．模拟任务 4x=v?g&  
    a+[KI  
    tzWSA-Li  
    DOE： APn|\  
    相位型衍射 :[p}  
    光束整形器 y|C(X  
    直径：2mmx2mm VZp5)-!\  
    形状：圆形 ,uSMQS-O'4  
    相位级次：16     tVYF{3BhA  
    e&|'I"  
    lK?uXr7^  
    3.建模任务：入射光场 dc+>m,3$  
    }/0X'o  
    7X`g,b!  
    高斯准直激光光束的光束参数 <prk8jSWV  
    ^H p; .f.  
    • 波长：632.8nm 'Cb6Y#6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm j nkR}wAA  
    I13y6= d  
    =m]v8`g  
     B+|Kjlt  
    4.建模任务：期望输出光场 .Yamc#A-  
    /H[=5  
    sNbxI|B  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: NlA,'`,  
    a kkNI3  
    • FWHM-直径：0.5mm fF!Yp iI"  
    • 边缘宽度：50um ]{;gw<T  
    • 效率：>95% AwCcK6N1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB -mbt4w  
    • 杂散光：<5% z 4e7PW|  
    *^pR%E .  
     3<e=g)F  
    lB8-Z ow  
    5.设计方案 S^JbyD_yoh  
    vO H4#  
    o@_q]/Mh  
    • 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）。 ^)470K`%)  
    • 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）。 0.Q Ujw  
    D5gFXEeh  
    G~]Uk*M q  
     #JqB ;'\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Zcey|m*|  
     cRC6 s8  
    ~V:\ _{mE  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 (fhb0i-  
    • 用户必须输入所需的信息 DcS+_>a\{l  
    - 入射场 n.}ZkG0`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [DYQ"A= )d  
    - 系统参数 W Tcw4  
    - 制造条件 `{8K.(])s!  
    !K#qeY}  
     %6t:(z  
    DVO.FTV^`  
    7.设计过程 i:dR\|B  
    cQjv$$&6[  
    !@5 9)  
    %J}xg^+f  
    m%0p\Y-/  
    ~kV/!=  
    Do9x XK  
    设计和优化过程由两步完成： YByLoM*  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 .w:DFk^E]b  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 6u?>M9  
     ),_@WW;k  
    8.系统模拟 S0$8@"~=  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 GWGSd\z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "BAK !N$9  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Oz.HH  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >e lJkq|  
    (xycJ`N  
     //B&k`u  
    6]i-E>p3R  
    9. 初始几何光学设计的结果 Q(G#W+r  
    }ZYd4h|g\z  
    @ 8(q$  
    L]7=?vN=8  
    @?ebuj5{e  
    感兴趣的优化函数 zE*li`@  
    • 效率满足（>95%） \Zk;ikEY  
    • 信噪比不满足（<30db） C-xr"]#]  
    • 杂散光不满足（>5% c&6 I[ R  
     b\f O8{k  
    &{5,:%PXw  
    5#6|j?_a  
    WH%g(6w1j  
    10. 后续IFTA优化后的结果 F k7?xc  
           H;is/  
    '(6z. toQ  
    `K"L /I9  
     _IMW {  
    +SzU  
    感兴趣的优化函数 _1X!EH"  
    • 效率满足（>95%） 7jrt7[{  
    • 信噪比满足（<30db） T}Tp$.gB  
    • 杂散光满足（<5%） rE7G{WII  
    alJ)^OSIe  
    11.总结 xa'*P=<)C'  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 xh-o}8*n"  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Mc lkEfn  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (le9q5Qr.  
    • 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。 B^=-Z8  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 m[osg< CR_  
     
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