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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。 % C 3jxt  
    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。 ,uKvE`H  
    0!vC0T[  
    2．模拟任务 N^ D/}n  
    - Ez|  
    NxXVW  
    DOE： Msd!4TrBJ  
    相位型衍射 |}M']Vz  
    光束整形器 q<yH!  
    直径：2mmx2mm \aZ(@eF@@Q  
    形状：圆形 R\.huOJh  
    相位级次：16     u=E?N:I~F  
    BXfaqYb;Q  
    b(Z%#*e  
    3.建模任务：入射光场 _kY5 6  
    2/7=@>|  
    =H,cwSE+%  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ar<OP'C  
    K%pmE?%,8  
    • 波长：632.8nm oyr2lfz*  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm HJJ ^pk&  
    >|Jw,,uf  
    3,vH:L4  
     `90v~O F  
    4.建模任务：期望输出光场 +1)C&:  
    f0D Ch]  
    40#KcbMa|  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KFZ[gqW8YY  
    1=;QWb6  
    • FWHM-直径：0.5mm 7%E1F)%  
    • 边缘宽度：50um 4C*3#/TR  
    • 效率：>95% !%u#J:z2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB zDl, bLiJ  
    • 杂散光：<5% ]JD$fS=_  
    &1h3o^K  
     *[SsvlFt  
    '!.;(Jo  
    5.设计方案 vR)7qX}  
    \9}5}X_x.  
    WD\{Sdx:r  
    • 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）。 b}4/4Z.  
    • 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）。 Iv<9} )2K  
    t<|s &  
    ^J RTi'v  
     UeICn@)\y  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =+"'=o  
     Hxl,U>za#  
    pMB=iS<E  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $0*47+f  
    • 用户必须输入所需的信息 +z D'r5  
    - 入射场 %8*d)AB:  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） )j6>b-H   
    - 系统参数 _#4,&bh8  
    - 制造条件 'i(p@m<'  
    6J 5)4^bk  
     cik@QN<[0  
    'sF563kE  
    7.设计过程 yo.SPd="Vx  
    {^f0RGJg9  
    =| !~0O  
    O<h#|g1  
    Qf|}%}% fp  
    K D-_~uIF  
    ]= NYvv>H  
    设计和优化过程由两步完成： 0X?fDz}jd  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 3b 3cNYP  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :b ;1P@W<  
     Tqa4~|6  
    8.系统模拟 jp^WsHI3  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Mdrv/x{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 GnOo+hB  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 2jZ}VCzRG  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 b(q&}60  
    tKeO+6l  
     ]2%P``Yj  
    t4k'9Y:\Q  
    9. 初始几何光学设计的结果 W{+0iAYnp  
    L||yQH7n  
    |<|,RI?  
    is?&%VY  
    W-PZE|<  
    感兴趣的优化函数 #@6L|$iX  
    • 效率满足（>95%） JX)z<Dz$  
    • 信噪比不满足（<30db） otSPi7|k  
    • 杂散光不满足（>5% S.)7u6/_!  
     NoAb}1uae  
    (1,#=e+  
    gwaC?tf[  
    ePRMv  
    10. 后续IFTA优化后的结果 'D"K`Vw  
           !;*2*WuO;  
    U9o*6`"o  
    m90R8  V  
     eH!|MHe  
    RpK,ixbtA+  
    感兴趣的优化函数 *z"1MU  
    • 效率满足（>95%） q7 oR9  
    • 信噪比满足（<30db） .&x?`pER  
    • 杂散光满足（<5%） :ZfUjqRE  
    '}`hY1v  
    11.总结 0*;9CH=BE  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 !$xEX,vj|W  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q uGPk)c  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Z)O>h^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。  q3-;}+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &#oZ>`Qu  
     
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