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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。 nADt8  
    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。 ) D_ZZPq_  
    vwy10PlqL  
    2．模拟任务 9 {&APxm  
    x1H?e8  
    X^204K%:  
    DOE： hv" 'DP  
    相位型衍射 MV8Lk/zd?A  
    光束整形器 ;/tZsE{  
    直径：2mmx2mm Ve/"9 ?Y_  
    形状：圆形 F.;G6  
    相位级次：16     lIR0jgP@z  
    Jt-s6-2  
    r(UEPGu|~l  
    3.建模任务：入射光场 VjZ_L_U}  
    )HZUCi/F]  
    1X-KuGaD  
    高斯准直激光光束的光束参数 z9> yg_Q  
    gkxEy5c[  
    • 波长：632.8nm D@]gc&JN[  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm O[nl#$w  
    Y# <38+Gd  
    a2:Tu  
     \)?mIwo7~  
    4.建模任务：期望输出光场 m3|KIUP  
    FN$ hEc!  
    <9za!.(zu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）:  ]J= S\  
    sU7>q}!  
    • FWHM-直径：0.5mm [,GXA)j  
    • 边缘宽度：50um T9 @^@l$  
    • 效率：>95% fX.V+.rj  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 8mjP2  
    • 杂散光：<5% Dq T)%a  
    = mn jIp  
     O5"o/Y~m  
    j s(E-d/  
    5.设计方案 R=D\VIu,Z  
    OL+!,Y  
    ,gU%%>-_~w  
    • 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）。 0 O{Y Vk`  
    • 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）。 wp/u*g  
    WIwbf|\  
    >M` swEj  
     \L#BAB6z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Ru%: z>Y  
     =hV-E D  
    Z&mV1dxR  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +uPN+CgQ@  
    • 用户必须输入所需的信息 E(G=~>P  
    - 入射场 \!UNa le  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） tVx.J'"Y  
    - 系统参数 rT`D@ I  
    - 制造条件 y$)gj4k/D  
    uo1G   
     qa![oMKc  
    fgxsC7P$  
    7.设计过程 ixJUq o  
    +n(H"I7cU  
    $XS0:C0  
    mRCgKW<  
    PN:8H>  
    ?o0#h  
    TJtW?c7  
    设计和优化过程由两步完成： m[^;HwJ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 i_GE9A=h  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 BfOG e!Si  
     KmV>tn BQ  
    8.系统模拟 oB[3? e  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ;>=hQC{f>  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 l,/q# )5[  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 hMJ \a  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vg5zsR0u  
    T[)) ful  
     gB 3&AQ  
    e,E;\x &  
    9. 初始几何光学设计的结果 81a&99k#  
    Y=G *[G#  
    /2u;w !oi.  
    f/)3b`$Wu  
    AW'tZF"  
    感兴趣的优化函数 Coq0Kzhsab  
    • 效率满足（>95%） ZP)=2'RY  
    • 信噪比不满足（<30db） Tu_dkif'  
    • 杂散光不满足（>5% P's<M  
     }jd[>zk  
    9BANCW"  
    Oe9{`~  
    nGW wXySq  
    10. 后续IFTA优化后的结果 V`69%35*@  
           _| 8"&*T^  
    [v-?MS  
    IJ, ,aCj4g  
     !w f N~.Y  
    K=sQ_j.&Z  
    感兴趣的优化函数 u\qyh9s  
    • 效率满足（>95%）  CjQ_oNI  
    • 信噪比满足（<30db） (Xq eX(s  
    • 杂散光满足（<5%） 3|:uIoR{  
    l O, 2  
    11.总结 v,>F0ofJ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 qw87B!D  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 C`mXEX5  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 0'97af  
    • 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。 y8+?:=N.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ZJ=C[s!wu  
     
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