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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。 `yO'-(@"gY  
    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。 $dG:29w  
    %Rk DR  
    2．模拟任务 "Cs36k  
    I:("f+ H  
    <(i5hmuVd  
    DOE： q}W})  
    相位型衍射 *q+X ?3  
    光束整形器 c:""&>Z  
    直径：2mmx2mm BAtjYPX'w  
    形状：圆形 [pInF Qh6  
    相位级次：16     P~%+KxwZQ  
    5GGO:  
    YLuf2ja}X  
    3.建模任务：入射光场 'c# }^@G  
    gU1Pb]]  
    kT:I.,N   
    高斯准直激光光束的光束参数 !;0K=~(Y^  
    "F[7b!>R  
    • 波长：632.8nm n]i#&[*A(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm D}Sww5ZmP  
    h}kJ,n  
    mhB2l/  
     QW tDZ>  
    4.建模任务：期望输出光场 $m A2 AI  
    2f62 0   
    6@eF|GoP  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Ej1 <T,w_  
    c94=>p6  
    • FWHM-直径：0.5mm I&31jn_o /  
    • 边缘宽度：50um wE}Wh5  
    • 效率：>95% MzDosr3:  
    • 信噪比（SNR）：>30dB X0REC%  
    • 杂散光：<5% XK})?LTD  
    B{*{9!(l9  
     *"OUwEl a  
    !F.h+&^D;  
    5.设计方案 !-%XrU8o3  
    e['<.Yf+  
    jFUpf.v2  
    • 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）。 z+-o}i  
    • 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）。 52zE -SY  
    3&nN;4~Zx6  
    =1@LMIi5x  
     C511 hbF  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 8g Z)c\  
     -Jw4z# /-  
    T6QRr}8`/J  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 r$8'1s37`  
    • 用户必须输入所需的信息 *0to,$ n  
    - 入射场 E&eY79  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .6xMLo,R  
    - 系统参数 {_/o' 6  
    - 制造条件 6uT*Fg-G  
    ixSr*+  
     igW* {)h3  
    zRou~Kxi  
    7.设计过程 +vaA P=  
    tW/g0lC%  
    Fxc_s/^=t  
    Cs7ol-\)  
    gWzslgO6  
    P^Owgr=Y  
    t ^[fu,  
    设计和优化过程由两步完成： (:HT|gKoE  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 P_w4 DU  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 YWvD+  
     }\Rmwm-  
    8.系统模拟 f:ObI  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >36,lNt  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <|jh3Hlp  
    • 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。 kDMvTVd  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 yDwh]t  
    y<E]; ub  
     r9OgezER  
    _p*8ke  
    9. 初始几何光学设计的结果 *LU/3H|}  
    C5Q!_x(  
    #Pp:H/b  
    )Wr_*>xj  
    D2kmBZ3  
    感兴趣的优化函数 eNK[P=-  
    • 效率满足（>95%） DZtpY {=Z  
    • 信噪比不满足（<30db）  d]`6N  
    • 杂散光不满足（>5% kuD$]A Q`&  
     dN)8r  
    9`*Eeb>  
    jD6HCIjd'  
    OyF=G^w  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &h I!mo  
           2cH RiRT  
    G<n75!  
    W.MZN4=  
     '<BLkr# @  
    ld@+p  
    感兴趣的优化函数 KE~Q88s  
    • 效率满足（>95%） $Dj8 a\L  
    • 信噪比满足（<30db） {pIh/0  
    • 杂散光满足（<5%） r)pt(*KHo  
    SL-2^\R  
    11.总结 H.ksI;,  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 t{jY@J T|  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 :LY.C<8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 m0TVi]v  
    • 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。 ! 6%?VJB|b  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 QQ.?A(U7  
     
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