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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。 8F9sKRq|rO  
    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。 QI0d:7!W1  
    |W[BqQIf  
    2．模拟任务 ou0(C `  
    F]:@?}8R  
    {R5Q{]dK3  
    DOE： mQ*:?\@  
    相位型衍射 ]k-<[Z;I,  
    光束整形器 _VFl.U,   
    直径：2mmx2mm dj3}Tjt  
    形状：圆形 :7 Ro9z8  
    相位级次：16     *fQ$s  
    !yI , ~`Z  
    -|"W|K?nq  
    3.建模任务：入射光场 f5.rzrU  
    ^rO3B?_  
    IxNY%&* `  
    高斯准直激光光束的光束参数 <x e=G]v  
    T:p,!?kc7  
    • 波长：632.8nm 8q58H[/c  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :FcYjw  
    '85@U`e.  
    = Bz yI  
     ?nZQTO7  
    4.建模任务：期望输出光场 Ou/JN+2A  
    @F%H 1  
    tXDO@YH3S  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: zGjf7VV2a  
    ,<!_MNw[  
    • FWHM-直径：0.5mm 5v<X-8"  
    • 边缘宽度：50um mltG4R ?  
    • 效率：>95% ,Wtod|vx\U  
    • 信噪比（SNR）：>30dB (\S/  
    • 杂散光：<5% {y-7xg~}  
    1#9qP~#]'{  
     yU`"]6(@[  
    *8y kE  
    5.设计方案 l?F-w;wHN  
    ~Y]*TP  
    s wgn( -  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 i]oSVXx4WC  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 & c a-  
    ~`-z"zM:p  
    .b'hVOs{  
     Twi:BI`.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 zOO:`^ m  
     2@ 4^ 81  
    'oNY4.[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 kH$)0nK  
    • 用户必须输入所需的信息 =73""ry  
    - 入射场 pI*/ - !I  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ,2hZtJ<A  
    - 系统参数 g_{hB5N](7  
    - 制造条件 wbg_%h:  
    cu&tdg^q  
     m#y?k1GY  
    -UgD  
    7.设计过程 ;533;(d* o  
    +Ja9p  
    LZC)vF5  
    r[ 2N;U  
    X2ShxD|  
    JUBihw4  
    \g|u|Y.2[  
    设计和优化过程由两步完成： jTjGbC]X  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 -.#He  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 9H ~{2Un  
     iM'{,~8R5  
    8.系统模拟 etbB;!6  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,]ALyWGuX  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _VIVZ2mU=  
    • 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。 P<@Yux#  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 # f~,8<K  
    (bP\_F5D  
     nx<q]J uv\  
    q#W7.8 Z@  
    9. 初始几何光学设计的结果 \qPgQsy4  
    v&:R{  
    ,$ICv+7]  
    Q+4xU  
    J('p'SlI  
    感兴趣的优化函数 ~O{sOl _<4  
    • 效率满足（>95%） qwka77nNT  
    • 信噪比不满足（<30db） /uSEG<D  
    • 杂散光不满足（>5% 9gMNS6D'b  
     *GsrG*OM*D  
    :z=/z!5:j  
    ^0t81,`  
    1KxtHLLU  
    10. 后续IFTA优化后的结果 #mqz*=L3  
           hk"^3d!  
    [ @> 8Qhw  
    UQz8":#V  
     IXp P.d  
    p\e*eV1dxx  
    感兴趣的优化函数 F]Zg9c{#  
    • 效率满足（>95%） BY: cSqAW  
    • 信噪比满足（<30db） 5v8&C2Jy@  
    • 杂散光满足（<5%） ih1s`CjG  
    La}=Ng  
    11.总结 *>.~f<V  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 z x{\SU  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ov%9S/d  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 r2QC$V:0  
    • 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。 D00rO4~6D%  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ihH!"HH+  
     
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