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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。 bpKZ3}U  
    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。 UG'9*(*  
    (&+kl q  
    2．模拟任务 $CY't'6Hn  
    Bh=u|8yxc  
    fp[|M  
    DOE： , ]+z)   
    相位型衍射 B:!W$ <  
    光束整形器 X!m9lV<  
    直径：2mmx2mm S%yd5<%_  
    形状：圆形 Kd=%tNp  
    相位级次：16     { Fawt:  
    m3mp/g.>  
    &<UMBAS  
    3.建模任务：入射光场 )e a:Q?  
    K9OYri^TQ  
    Ee3hG2d`  
    高斯准直激光光束的光束参数 j{Txl\D>  
    .R9IL-3fO  
    • 波长：632.8nm %Mk0QKzUo  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm |m80]@>  
    v7DE  
    DM}YJ  
     'rr^2d]`ST  
    4.建模任务：期望输出光场 []A%<EI7  
    hNd}Y'%V  
    #3_*]8K.R  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: AKRTBjG"  
    |Tm!VFd  
    • FWHM-直径：0.5mm w\DVzeW(  
    • 边缘宽度：50um DXa-rk8  
    • 效率：>95% FxVZ[R  
    • 信噪比（SNR）：>30dB rwG CUo6Z  
    • 杂散光：<5% w*|7!iM  
    =Q[b'*o7  
     opJMS6%r  
    y^}6!>Ou:  
    5.设计方案 A _XhuQB;d  
    kjtjw1\o  
    rORZerM  
    • 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）。 _<NMyRJo  
    • 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）。 :P@rkT3Qt  
    k}0^&Quc4  
    3l3'bw2  
     .?!N^_ Ez3  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 DNj "SF(J  
     %o:2^5\W  
    5GPo*Qpl  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Ko/ I#)  
    • 用户必须输入所需的信息 >+ 4huRb  
    - 入射场 =@8H"&y`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [w&$|h:;  
    - 系统参数 h?FmBK'BAd  
    - 制造条件 l+g9 5m jP  
    zA!0l*H  
     [_.5RPJP8  
    dGFGr}&s  
    7.设计过程 ?1 [\!  
    !Wy[).ZAf  
    K%Rj8J7|u?  
    GR"Eas.$  
    DANw1 _X\  
    1[t=XDz/e  
    p mFk50`  
    设计和优化过程由两步完成： (Gw,2 -A  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 L   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,+ #6Y_  
     }QsZ:J.  
    8.系统模拟 ~~6^Sh60g  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 a /:@"&Y  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~35U]s@v  
    • 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。 V2<?ol  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !E-Pa5s  
    ]+m/;&0  
     `St.+6^J  
    Ii^5\v|C  
    9. 初始几何光学设计的结果 A,) VM9M_l  
    T1r3=Y4  
    4L73]3&  
    60)iw4<wf  
    ]Bm>-*@0N  
    感兴趣的优化函数 h#hxOVl%x  
    • 效率满足（>95%） %Jf<l&K .`  
    • 信噪比不满足（<30db） ?^EXTU85`"  
    • 杂散光不满足（>5% &k1T08C*  
     ) 9oH,gZ  
    \^V`ds*.  
    8l"O(B'#Z  
    $L2%u8}8:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .<K iMh  
           ]D!k&j~P  
    bLnrbid  
    }=2;  
     toaYsiIkzW  
    gn{=%`[  
    感兴趣的优化函数 \G2B?>E;  
    • 效率满足（>95%） _zu?.I0^  
    • 信噪比满足（<30db） 7'-j%!#w  
    • 杂散光满足（<5%） ,\aUq|~  
    Jz!Z2c  
    11.总结 cf7v[ZZ}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 DS -fjH\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \i[BP  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 c0Dmq)HK?  
    • 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。 Dr9 ?2  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 > QFHm5Jw  
     
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