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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。 K18Sj,]B  
    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。 ^=gzm s  
    E HY}gG)  
    2．模拟任务 =pR'XF%  
    p:q?8+W-r  
    DqTp*hI  
    DOE： + c"$-Jr  
    相位型衍射 W! q-WU  
    光束整形器 9q|36CAO_  
    直径：2mmx2mm 4Hcds9y9  
    形状：圆形 IL2OVLX  
    相位级次：16     !w-`:d?  
    NamO5(1C  
    (&t8.7O  
    3.建模任务：入射光场 biw2 f~V  
    v$i[dZSN[  
    5fVm392+  
    高斯准直激光光束的光束参数 "=ogO/_Q"  
    q&N1| f7  
    • 波长：632.8nm " .:b43Z  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm tyyfMA?'L;  
    CEr*VsvjsU  
    }|!9aojr  
     .B|a.-oA4  
    4.建模任务：期望输出光场 a}#Jcy!e  
    "T,^>xD  
    |37y ="  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ]iL>Zxex  
    bEc @"^)  
    • FWHM-直径：0.5mm 7o5~J)qIC  
    • 边缘宽度：50um q"sD>Yh&  
    • 效率：>95% eLc@w<yB  
    • 信噪比（SNR）：>30dB _pS!sY~d  
    • 杂散光：<5% w~I;4p~(N  
    5EqC.g.  
     QN$Ac.F  
    /,cyp .  
    5.设计方案 Udbz;^(  
    KeiPo KhZi  
    'z.: e+Q_  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 >UUT9:,plA  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ;$= GrR  
    5? rR'0  
    $IU|zda8  
     iAAlld1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 o}4J|@Hi|4  
     }qhNz0*  
    vx&jI$t8  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 v%6mH6V  
    • 用户必须输入所需的信息 (#"iZv,  
    - 入射场 jJfV_#'N'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） M~/R1\'&j  
    - 系统参数 ?6[X=GeUs  
    - 制造条件 [C TR8  
    C)|{7W  
     t/HUG#W{  
    BDCFToSf|  
    7.设计过程 }*ZOD1j  
    9/x_p;bI  
    9/nS?>11  
    DKGZm<G>  
    {_{&t>s2  
    &InMI#0mV  
    yj+HU5L4  
    设计和优化过程由两步完成： z]J pvw`p  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Ea7LPHE#  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 LBkAi(0rd  
     /EpsJb`kj  
    8.系统模拟 u3>D vl@  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [x.Dw U%S  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 w[V71Iej  
    • 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。 TnvX&Y'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ~YX!49XfHh  
    lN-[2vT<  
     ?H.7 WtTC  
    &74*CO9B9  
    9. 初始几何光学设计的结果 w u  
    'n)]"G|  
    0R0j7\{  
    )G">7cg;t  
    iq!u}# x_  
    感兴趣的优化函数 dGrm1w  
    • 效率满足（>95%） FojsI<  
    • 信噪比不满足（<30db） mP?~#RZ  
    • 杂散光不满足（>5% F9SkEf]99  
     dgIEc]#pH  
    )|`# BC  
    pM^r8kIH  
    re `B fN  
    10. 后续IFTA优化后的结果 O\(0{qu  
           9Fkzt=(E~  
    VZ:L K  
    jnl3P[uQ  
     '{t&!M`  
    j(;o   
    感兴趣的优化函数 U6pG  
    • 效率满足（>95%） 1gZW~6a}  
    • 信噪比满足（<30db） m'Thm{Y,?n  
    • 杂散光满足（<5%） ^nS'3g^"  
    D\Nhq Vw  
    11.总结 v$H]=y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .-6B6IEI_"  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 .\?)O+J!  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wV9[Jl\Z  
    • 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。 iYyJq;S   
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &mM[q 'V  
     
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