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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。 FN5*pVD;<  
    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。 T_bk%  
    2Q`@lTUv  
    2．模拟任务 1\:puC\)  
    F|q-ZlpW-  
    |?6r&bT  
    DOE： _Z'j%/-4@D  
    相位型衍射 7q*L-Xe]k  
    光束整形器 O;c;>x_dA  
    直径：2mmx2mm 0UeDM*  
    形状：圆形 (.a:jL$  
    相位级次：16     n<6p0w  
    K2,oP )0.Y  
    Mp*")N,  
    3.建模任务：入射光场 "/Fp_g6#:  
    y*A#}b*0  
    h(!x&kZq.  
    高斯准直激光光束的光束参数 } 5i0R  
    .a\b_[+W  
    • 波长：632.8nm w(pLU$6X  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm X96>N{C*>  
    +HNY!fv9  
    2%"2~d7  
     rmmN2+H  
    4.建模任务：期望输出光场 p_S8m|%  
    ?1JVzZ4H  
    ;}{xpJ/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: mMm_=cfv  
    =8S*t5  
    • FWHM-直径：0.5mm p ASNiH698  
    • 边缘宽度：50um J<Di2b+  
    • 效率：>95% h')@NnFP 1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB  $6w[h7  
    • 杂散光：<5% laN:H mR8  
    u5^fiw]C  
     CrC1&F\dq  
    k"F5'Od  
    5.设计方案 z><=F,W  
    |r5 np  
    d{2+> >d  
    • 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）。 }z6@Z#%q  
    • 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）。 %[0V>  
    @ qWgokf  
    FI++A`  
     K5gh7  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 +@[T0cXp  
     ?#"rI6  
    VAf"B5 R  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 j+AAhn  
    • 用户必须输入所需的信息 tZmo= 3+:  
    - 入射场 XB,  2+  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） y?j#;n0  
    - 系统参数 J'9hzag  
    - 制造条件 Pn|A>.)z  
    4eTfb  
     Xdj` $/RI  
    '"&M4.J{  
    7.设计过程 _MQ)  
    .g71?^?(  
     " Mzb  
    Rhh5r0 \5  
    f tW-  
    SskvxH+7  
    $,$bZV  
    设计和优化过程由两步完成： {]1o($.u  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 mUY+v>F  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 GJN"43  
      (c;F%m|  
    8.系统模拟 cM%I5F+n  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 v3!oY t:l  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |}N -5U  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 vgY ) L  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 |}s)Wo  
    xtW Q.  
     .%;`: dtj  
    sy`@q<h(  
    9. 初始几何光学设计的结果 o?(({HH  
    Z.6M~  
    5/Viz`hsz  
    3lzjY.]Pgv  
    3)\jUVuj  
    感兴趣的优化函数 ;hb;%<xqT  
    • 效率满足（>95%） R6l`IlG`  
    • 信噪比不满足（<30db） QND{3Q  
    • 杂散光不满足（>5% _N!L?b83P  
     kt?G\H!}  
    0Oy.&C T  
    A|>~/OW=@  
    Er/h:=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 GaV6h|6_  
           6.%M:j0 0E  
    Y,BzBUWK  
     `{w.OK  
     {*utke]}*  
    cmG*"  
    感兴趣的优化函数 ,z<J`n  
    • 效率满足（>95%） 'fpm] *ig  
    • 信噪比满足（<30db） }-YM>q  
    • 杂散光满足（<5%） ; kPx@C   
    {wsO8LX  
    11.总结 4<%(Y-_sF  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 C \"nlNKw  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 iF]G$@rbU  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Do1 Ip&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。 sG-$d\ 1d  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 I`hltJM'  
     
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