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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。 }G}2Y (  
    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。 nb::,  
    P>n}\"z4  
    2．模拟任务 Teh _  
    0aj4.H*%  
    *;@V5[^3I?  
    DOE： ;}"!|  
    相位型衍射 ncZ5r0  
    光束整形器 qp$Td<'Y  
    直径：2mmx2mm 8 -]\C  
    形状：圆形 ZmU7tK  
    相位级次：16     m%au* 0p  
    <*k]Aa3y  
    zt,pV \|  
    3.建模任务：入射光场 x.W93e[]H  
    _=l8e-6r  
    fGGGz$;N  
    高斯准直激光光束的光束参数 =E$Hq4I  
    1 ? be  
    • 波长：632.8nm 0*$?=E  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm |uL"/cMW7  
    L *",4!  
    vt8z=O  
     (Klvctoy  
    4.建模任务：期望输出光场 d0ZbusHHb  
    S 2vjjS  
    bz$)@gLc  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Y6<"_  
    ))Q3;mI"  
    • FWHM-直径：0.5mm 3>O=d>  
    • 边缘宽度：50um .$&_fUY  
    • 效率：>95% a(cZ]`s]*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~d5f]6#`  
    • 杂散光：<5% V% -wZL/  
    >Vp #   
     wP-BaB$_  
    y*K]z  
    5.设计方案 j\SvfZ0"  
    ; <^t)8E  
    %#gHa  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 En&`m  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 \M(#FS  
    M{)7C,'  
    #\DKU@|h  
     V'n4iM  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 a[).'$S}'  
     %N.qu_,IZ  
    { [S@+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %v)m&VUi%  
    • 用户必须输入所需的信息 ( q8uB  
    - 入射场 Fkq;Q  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 4\Nt"#U)g  
    - 系统参数 1 UyQ``v/  
    - 制造条件 /U1&#"P  
    P/9iB/  
     xNLvK:@0p  
    Y#[Wv1hi  
    7.设计过程 "V7 SB   
    @ckOLtxE>  
    >o45vB4o  
    H6fR6Kr4j  
    T][r'jWQ  
    &uX| Ksq  
    J|Af`HJ  
    设计和优化过程由两步完成： X.YMb .\<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Z#Q)a;RA  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )'pc1I  
     +xGz~~iNh  
    8.系统模拟 )U$]J*LI  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 heF<UMI  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 P. V #  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 +WGL`RP  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,sn/FT^; q  
    N3C 8%  
     M?yWFqFt9m  
    h~ F`[G/'  
    9. 初始几何光学设计的结果 orU++,S4Pm  
    9[L@*7A`m  
    NEY b-#v  
    ^Ko{#qbl/  
    kJy bA  
    感兴趣的优化函数 l>H G|ol  
    • 效率满足（>95%） BUp,bJpO  
    • 信噪比不满足（<30db） 0lyCk }c  
    • 杂散光不满足（>5% [+j39d.Q  
     o{QU?H5h  
    KR4vcI[4  
     `LWZ!Q  
    %uVbI'n)  
    10. 后续IFTA优化后的结果 @C}Hx;f6  
           #"Wh$x%  
    .W9/*cZV0  
    4_A9o9&_Rh  
     ;4g_~fB  
    x: Nd>Fb  
    感兴趣的优化函数 IdvBQ [Gj  
    • 效率满足（>95%） @|2}*_3\  
    • 信噪比满足（<30db） SdI/  
    • 杂散光满足（<5%） E\%'/3o  
    f%1Dn}6  
    11.总结 N%2UL&w#B  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +]!`>  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 1f.xZgO/2  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $_.m<  
    • 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。 ElEa*70~g  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 9hG+?   
     
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