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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。 XlU\D}zS  
    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。 ^%9oeT{  
    j9[I6ko5'  
    2．模拟任务 dE_Xd :>  
    T3z ovnR  
    :IS?si5|  
    DOE： *7h~0%WR  
    相位型衍射 /_qq(,3  
    光束整形器 }OAU5P!rp  
    直径：2mmx2mm -[-oz0`Sl{  
    形状：圆形 ,7&\jET5^0  
    相位级次：16     ZgxB7zl//  
    49QsT5b)  
    3?*d v14  
    3.建模任务：入射光场 Ie. on)  
    fYk>LW  
    hYkk r&  
    高斯准直激光光束的光束参数 JFm@jc  
    a(A~S u97  
    • 波长：632.8nm $3HqVqF^R  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [Xu8~c X  
    FFcCoPX_  
    I </P_:4G  
     3E|||3rf  
    4.建模任务：期望输出光场 H<_Tn$<zH.  
    9u( pn`e 3  
     9Bt GzI\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }MRgNr'k  
    |"SZpx  
    • FWHM-直径：0.5mm _:m70%i  
    • 边缘宽度：50um .pUB.l$)  
    • 效率：>95% -pYmM d,  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~{Iw[,MJ  
    • 杂散光：<5% 7y|U!r"Y  
    p2gdA J  
     9<_hb1'  
    03fOm  
    5.设计方案 fg)*TR  
    XZ |L D#  
    <=7nTcO~  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 VAL? Z  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 k2D*`\ D  
    *m"9F'(Sd  
    ta)gOc)r R  
     gFTU9k<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]%6%rq%9C  
     )4ek!G]Rb  
    oDA'$]UL  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 9!n:hhJM  
    • 用户必须输入所需的信息 1$T`j2s  
    - 入射场 2X2Ax~d@  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %]LoR$|Y  
    - 系统参数 |URfw5Hm  
    - 制造条件 %HG+ |)b  
    arm_SyL0  
     kC.dJ2^j+  
    3%)cUkD  
    7.设计过程 nnPT08$  
    fYP,V0P  
    _;PQt" ]  
    v"1&xe^4  
    u;t<rEC2  
    0cHcBxdF  
    Jq` Dvz  
    设计和优化过程由两步完成： Eq)b=5qrG?  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 U%@PY9#  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 F7=9> ,  
     vb~%u;zrC@  
    8.系统模拟 \;0pjxq=  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ZvF#J_%gE5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 O<s7VHj  
    • 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。 7-B|B{]  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 I'P|:XKI  
    En&7e  
     DIGw4g4Kt  
    /9ORVV  
    9. 初始几何光学设计的结果 HHx:s2G  
    M#^q <K %  
    9mD dX  
    oqwW  
    U[pHT _U  
    感兴趣的优化函数 cY!Y?O  
    • 效率满足（>95%） 8 siP  
    • 信噪比不满足（<30db） \ *CXXp`  
    • 杂散光不满足（>5% @-)S*+8  
     EN`JzL jP  
    \xS X'/G  
    LBG`DYR@  
    :/(G#ZaV  
    10. 后续IFTA优化后的结果 7{U[cG+a#  
           ]CP5s5  
    rrU(>jA!  
    jW#dUKS(  
     65zwi-  
    <T7@,_T  
    感兴趣的优化函数 h:Gs9]Lvtv  
    • 效率满足（>95%） ',hoe  
    • 信噪比满足（<30db） -!+i ^r  
    • 杂散光满足（<5%） \Nik`v*Pd  
    =Jl\^u%H(x  
    11.总结 *P *.'XM  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Ds] .Ae  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 mL1ZSX o!  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %u%;L+0Q[  
    • 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。 MMa`}wSs  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7vgRNzZoq  
     
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