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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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    离线infotek
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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。 $WYbm}j  
    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%wn0Erd  
    RCTQhTy=  
    2．模拟任务 x83 !C}4:  
    l kyzNy9R  
    ^=n+T7"J  
    DOE： (Rk_-9_E.  
    相位型衍射 f\+f o  
    光束整形器 ~U(,TjJb  
    直径：2mmx2mm L@75- T  
    形状：圆形 PkE5|d*,  
    相位级次：16     6) oLus  
    W3vi@kb]  
    <2!v(EkI  
    3.建模任务：入射光场 lf>*Y.!@me  
    GU't%[  
    ] sz3]"2  
    高斯准直激光光束的光束参数 kt[:@Nda9  
    xvzr:p P  
    • 波长：632.8nm Q6o(']0  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm E^GHVt/.  
    >@WX>0`ht  
    T5Q{{@Q  
     fP3_d  
    4.建模任务：期望输出光场 A*. /,KT  
    O\K_q7iO6  
    _|72r} j  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: i{!T&8  
    {T"0DSV   
    • FWHM-直径：0.5mm RH}A  
    • 边缘宽度：50um mcz+ P |  
    • 效率：>95% Xi?b]Z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB uE[(cko  
    • 杂散光：<5% bifS 2>c  
    &U+ _ -Ph  
     9Rm/V5  
    =fm]Dl9h*  
    5.设计方案 )uv=S;+  
    $Vc~/>  
    st"{M\.p  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 =0 @&GOq  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 |AlR^N  
    LPG`^SA  
    'Dvv?>=&  
     /8VP[i)u  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :{NC-%4o0  
     c}3W:}lW  
    }M1sksk5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 fzjU<?}  
    • 用户必须输入所需的信息 7W6cM%_B  
    - 入射场 9}B`uJ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） b 1&i#I?{  
    - 系统参数 Z%GTnG|rG  
    - 制造条件 h^ -. ]Y  
    )1g"?]  
     )BfT7{WN  
    dd?x(,"A`  
    7.设计过程 y=Mq(c:'UN  
    ZVeaTK4_ t  
    CG'.:` t  
    9h/>QLx  
    x8;`i$  
    q1E:l!2al  
    H _Va"yTO6  
    设计和优化过程由两步完成： o ]IjK  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 OMwsbp&  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 mDh1>>K'~  
     bCZ g cN  
    8.系统模拟 B\g]({E  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 C"lJl k9g^  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 XC7%vDIt  
    • 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。 .To;"D;j,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 g*w<*  
     FgL,k  
     < j$#9QQ1  
    *&Z7m^`FQ  
    9. 初始几何光学设计的结果 Rl|4S[  
    6h3HDFS7s  
    azjEq$<M  
    [FUjnI  
    l"n{.aL  
    感兴趣的优化函数 kt4d; 4n  
    • 效率满足（>95%） S osj$9E  
    • 信噪比不满足（<30db） !ZDzEP*  
    • 杂散光不满足（>5% EBtLzbj  
     R:p62c;Tv0  
    @|a>&~xX  
    (;VVC Aoy  
    ,]}?.g  
    10. 后续IFTA优化后的结果 E,n}HiAz7V  
           K/ &?VIi`z  
    }HEvr)v9  
    B*htN  
     :|o<SZ  
    s] /tYJYl  
    感兴趣的优化函数 U|G|l|Bl  
    • 效率满足（>95%） vd`}/~o  
    • 信噪比满足（<30db） "uLjIIl  
    • 杂散光满足（<5%） Ax oD8|  
    &h*S y  
    11.总结 q_ =b<.;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ~lEVXea!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ;X,1&#I  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5-)#f?  
    • 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。 va f&X]p  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 iVB^,KQ@  
     
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