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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。 g3"`b)M  
    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。 Q2iu}~  
    Soq 'B?>  
    2．模拟任务 \}G/F!  
    B;_M52-B  
    B&<Z#C:I  
    DOE： My=p>{s  
    相位型衍射 8Gs{Zfp!D  
    光束整形器 LD#]"k  
    直径：2mmx2mm @YV-8;hO  
    形状：圆形 o- GHAQ  
    相位级次：16     N "FQMxqm  
    =[vT=sHz7  
    -,}f6*  
    3.建模任务：入射光场 6XB9]it6  
    QiB:K Pz[  
    H@ MUzV  
    高斯准直激光光束的光束参数 d94Lc-kq^  
    yg/.=M  
    • 波长：632.8nm qI KVu_  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm P62g7>B5^  
    D1x~d<j  
    QnVYZUgJeV  
     o'r?^ *W  
    4.建模任务：期望输出光场 XG_ lyx%:E  
    * UBU?  
    |)yO] pB:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: IQY\L@"  
    &5c)qap;n  
    • FWHM-直径：0.5mm XeJx/'9o{  
    • 边缘宽度：50um 6YYZ S2  
    • 效率：>95% g$ 9Yfu  
    • 信噪比（SNR）：>30dB } n_9d.  
    • 杂散光：<5% 8@Y]dz gjj  
    #t po@pJsE  
     s#-`,jqD  
    n: Ka@  
    5.设计方案 Ws.F=kS>h  
    _Su$oOy(Ea  
    M|7xI  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 U(.Ln@sq  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 \_CC6J0k  
    gz Qc  
    2["bS++?  
     `A3"*,|z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 0ir]  
     ~ex1,J*}t  
    7WKb| /#;  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 T" XZ[q  
    • 用户必须输入所需的信息 fPa FL}&  
    - 入射场 4*G#fW-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rp+&ax}Wh  
    - 系统参数 iO>2#p8$NR  
    - 制造条件 )lBke*j~  
    *Xn{{  
     7S(5\9  
    d 0$)Y|d>  
    7.设计过程 Ihw^g <X  
    z3[ J>  
    ENr\+{{%  
    K!0vvP2H  
    q0SYV  
    @y2{LUJe  
    Mx4 <F "9  
    设计和优化过程由两步完成： +MvcW.W~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 w0q.cj@nd  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 v&(PM{3o  
     V80g+)|  
    8.系统模拟 T:q!>"5  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 'n6D3Vse  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 -}AAA*P  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 dpxP  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \U\ W Q  
    ~C\R!DN,  
     Q~MV0<{  
    ZQlja  
    9. 初始几何光学设计的结果 jhr: QS/9  
    +Vl\lL -  
    jO&sS?  
    iOYC1QFi?  
    -hZlFAZi  
    感兴趣的优化函数 #/=s74.b  
    • 效率满足（>95%） :* 4b,P  
    • 信噪比不满足（<30db） *I:^g  
    • 杂散光不满足（>5% ]DHB'NOh,  
     ,9SBGxK5`  
    =aX;-  
    k?zw4S  
    r#M0X^4A  
    10. 后续IFTA优化后的结果 P+tRxpz  
           p6VS<L  
    omisfu_~E  
    >> yK_yg  
     6q-X$  
    %{?EfULg  
    感兴趣的优化函数 ?Imq4I~)  
    • 效率满足（>95%） (,*e\o  
    • 信噪比满足（<30db） efW<  
    • 杂散光满足（<5%） f*)8bZDD  
    2uujA* ^  
    11.总结 #e|G!'wdj  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 5 Yj qN  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 'M8wjU  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 t@m!k+0  
    • 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。 Osz:23(p  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 0' j/ 9vm  
     
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