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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。 <t!W5q  
    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。 ) Hr`M B  
    Q\sK"~@3  
    2．模拟任务 ]\HvKCN}  
    dft!lBN  
    %JTpI`  
    DOE： [AJJSd/:  
    相位型衍射 jT;;/Fd3/  
    光束整形器 }4X0epPp;:  
    直径：2mmx2mm V0a3<6@4  
    形状：圆形 -M#Wt`6A  
    相位级次：16     zX i 'kB  
    gf\oC> N  
    B^ }yo65I  
    3.建模任务：入射光场 Pr C{'XDlU  
    6j|{`Zd)G  
    6Q5^>\Y  
    高斯准直激光光束的光束参数 +:/%3}`  
    as =fCuJ  
    • 波长：632.8nm V>rU.Mp QU  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm SSzIih@u  
    b*lkBqs$  
    yEy6]f+>+  
     Q22 GIr  
    4.建模任务：期望输出光场 Y8t8!{ytg  
    XL/u#EA0<  
    +jgSV.N  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: $<[79al#  
     C9)@jK%  
    • FWHM-直径：0.5mm WUTowr  
    • 边缘宽度：50um ?+8\.a!  
    • 效率：>95% 3=V &K-  
    • 信噪比（SNR）：>30dB >^{yF~(  
    • 杂散光：<5% %J-GKpo/S  
    o^wqFX(Y  
     ~)M~EX&pK  
    O^rDHFj,  
    5.设计方案 u)Whr@m  
    `">=  
    a?oI>8*  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。  4Wp=y  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 X"*5+* z]  
    w&.a QGR#  
    oxtay7fx  
     0<*<$U  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :Llb< MY2  
     /dIzY0<aO  
    1=v*O.XW`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?gXp*>Kg[  
    • 用户必须输入所需的信息 b#o|6HkW  
    - 入射场 gnHbb-<i,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ksm~<;td  
    - 系统参数 9A#i_#[R  
    - 制造条件 !bP@n  
    zKK9r~ M  
     !H\F2Vxs  
    z0 Z%m@  
    7.设计过程 >@Kx>cg+  
    4mbBmQV$#  
    tT._VK]o&R  
    /zox$p$?h  
    1AFA=t:]p  
    6wg^FD_Q  
    \}G^\p6?M  
    设计和优化过程由两步完成： J9 I:Q<;  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (w zQ2Dk  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )YI(/*+]  
     DW3G  
    8.系统模拟 '0,^6'VWOV  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 CU~PT.  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4{Z)8;QX  
    • 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。 &6k3*dq  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Y|/ 8up  
    H0cA6I  
     [.}oyz; }N  
    VG~Vs@c(  
    9. 初始几何光学设计的结果 'E.w=7z&  
    $`'/+x"%  
    L4l!96]a  
    ;GD]dW#  
    Z #m+ObHK1  
    感兴趣的优化函数 &>}5jC.I  
    • 效率满足（>95%） {7pli{`  
    • 信噪比不满足（<30db） U`s{Jm  
    • 杂散光不满足（>5% #Rr%:\*  
     ]]Ufas9  
    9o!Bzy+_  
    *gz{.)W  
    ] }X  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ft Wv~Eh  
           [a<SDMR  
    -D~%|).'  
    ]J]h#ZHx  
     L{Vqh0QD&  
    -H-~;EzU  
    感兴趣的优化函数 6-ils3&  
    • 效率满足（>95%） PTV:IzoW  
    • 信噪比满足（<30db） BfiD9ka-z  
    • 杂散光满足（<5%） '/%H3A#L  
    z([</D?  
    11.总结 9-m=*|p  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Oa>Ppldeg  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 m~ee/&T  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7Fsay+a  
    • 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。 dUdT7ixo  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 hK|Ul]qI  
     
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