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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。 WC wM+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。 c+G%o8  
    N7dI}ju  
    2．模拟任务 E:$r" oS  
    mP -Y9*k  
    s.>;(RiJd  
    DOE： $ I|K<slV  
    相位型衍射 xdrs!GV:  
    光束整形器 bA(-7l?  
    直径：2mmx2mm kD_616  
    形状：圆形 7\EY&KI"0  
    相位级次：16     G"F:68  
    _F tI2G9  
    NFBhnNH+  
    3.建模任务：入射光场 o=I.i>c  
    ew|e66Tw$  
    -X,[NI3  
    高斯准直激光光束的光束参数 *ZV=4[#bT  
    nT/Az g  
    • 波长：632.8nm oNIt<T  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm o@DlK`  
    y"Jma`Vjq  
    fH ?s~X]  
     K&TO8   
    4.建模任务：期望输出光场 _|s'0F/t  
    eBg:[4 4V  
    :o}LJc)|  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: rFG_CC2  
    t4r%EP|Zt  
    • FWHM-直径：0.5mm i'uSu8$'*  
    • 边缘宽度：50um @ wx  
    • 效率：>95% Yjh02wo  
    • 信噪比（SNR）：>30dB )o_Pnq9_  
    • 杂散光：<5% b' fcWp0  
    Vae=Yg=fw  
     [F}_Ime  
    p [7?0 (  
    5.设计方案 0E/,l``p  
    +`'>   
    R9)"%SO<y  
    • 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）。 !6l}s$1i|  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 X.J$ 5b  
    th`pf   
    aW;DfH  
     &a?k1R>  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 K)s{D ] B  
     9; `E,w  
    UA(&_-C\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Q> J9M` a  
    • 用户必须输入所需的信息 HAdDr!/`  
    - 入射场 s1%th"e [  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rqz`F\A;%  
    - 系统参数 2su/I  
    - 制造条件 JbXd9AMh2  
    F$te5 ` a  
     Vl%UT@D|  
    GVld]ioycG  
    7.设计过程 pMLTXqL  
    eR>|1s%^  
    ND\M  
    Fu[<zA^  
    /uJ(&#87  
    ]jgMN7  
    dd:vQOF;  
    设计和优化过程由两步完成： AY_GD ^  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 hK 1 H'~c  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 HJt@m &H|  
     x<\5Jrqt  
    8.系统模拟 [K""6D  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 vX<^x2~9(  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .njk^,N  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 8M8Odz\3 q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lkJ"f{4f  
    i>%A0.9  
     W=\45BJ  
    tx,q=.(  
    9. 初始几何光学设计的结果 XWag+K  
    V2 >+s y  
    U%rq(`;  
    Fuy"JmeR  
    =[nuesP'  
    感兴趣的优化函数 c;.jo?RR2  
    • 效率满足（>95%） m"GgaH3,  
    • 信噪比不满足（<30db） r2T$ ;m.  
    • 杂散光不满足（>5% n.OsmCRN;  
     L'u*WHj|v  
    k c /"  
    N^f_hL|:9  
    S9%ZeM +  
    10. 后续IFTA优化后的结果 P71] Z  
           {h0T_8L/  
    ToM1#]4  
    z>z9xG'  
     c'SjH".[  
    ;e0-FF+  
    感兴趣的优化函数 D-LQQ{!D5  
    • 效率满足（>95%） eL88lV]I  
    • 信噪比满足（<30db） uSUog+i  
    • 杂散光满足（<5%） (/KeGgkhv  
    Scfe6+\EW  
    11.总结 u4|) A4n  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 5QP`2I_n  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 mwO9`AU;  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~(\ .j=x  
    • 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。 {Kz!)uaC  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }U|0F#0$  
     
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