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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。 _~| j~QE]  
    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。 OGrp {s  
    D8C@x`  
    2．模拟任务 K zKHC  
    ID E3>D  
    Z?O aY4  
    DOE： 3RZP 12x  
    相位型衍射 p!|ok #sW  
    光束整形器 03iO4yOu  
    直径：2mmx2mm Z"] ben  
    形状：圆形 B&+V%~/  
    相位级次：16     xaAJ>0IM  
    MjQKcL4%7  
     #/MUiV  
    3.建模任务：入射光场 6rF[eb  
    >A7),6  
    9{^:+r  
    高斯准直激光光束的光束参数 `BdZqXKG  
    Z,! w.TYo  
    • 波长：632.8nm E<>n0",  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &d[&8V5S  
    J`Q#p%W  
    -r_z,h|  
     ~^w;`~L  
    4.建模任务：期望输出光场 O}*[@uv/  
    LK)0g4{  
    `LEk/b1(P  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: -A[iTI"  
    ijw'7d|,  
    • FWHM-直径：0.5mm {UT^p IP\  
    • 边缘宽度：50um RYZh"1S;k  
    • 效率：>95% gmJiKuAL5  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /g< T)$2  
    • 杂散光：<5% s>9w+|6Ji  
    .ss/E  
     B!jT@b{  
    W+Z] Y  
    5.设计方案 vbXuT$  
    &D\~-fOGb  
    UW8b(b[-6b  
    • 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）。 b6 &`]O;%  
    • 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）。 vHCz_ FV  
    r%}wPN(?D  
    5#!pwjt~7  
     @f-0OX$*  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 \Se>u4~L  
     xwW[6Ah  
    Q4JwX=ZVj  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Y4YA1F  
    • 用户必须输入所需的信息 P#Z$+&)b)s  
    - 入射场 22a$//}E  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9?:SxI;v  
    - 系统参数 <VS\z(K  
    - 制造条件 MS%xOB*6  
    4(B{-cK  
     O%AQ'['  
    FZ DC?  
    7.设计过程 ~vy_~|6s  
    hR Y *WL  
    ~M6Q8Y9  
    =5a~xlBjD  
    x>8=CiUE  
    MM"{ehd{^a  
    H1N_  
    设计和优化过程由两步完成： Xhe25  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 UxzZr%>s  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <v&>&;>3  
     0.4c|-n  
    8.系统模拟 -8X* (7  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 { aqce g  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 !n~p?joJ*  
    • 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。 kep.+t[  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /[`bPKr  
    {x40W0  
     ^|5bK_Z&  
    y+\nj3v6  
    9. 初始几何光学设计的结果 'oBT*aL  
    &ok2Xw  
    3de<H=H'  
    `%EMhk  
    EtK,C~C}8  
    感兴趣的优化函数 /!rH DcR  
    • 效率满足（>95%）  }bz v&k  
    • 信噪比不满足（<30db） #lRkp.e  
    • 杂散光不满足（>5% W6_/FkO  
     R R<92R  
    OWT5Bjl  
    zp x  
    -&oJ@Aa  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :jKD M  
           Z.Z+cFi  
    N'w ;1,c+  
    r%A-  
     4<CHwIRHY  
    ~]a:9Ev*  
    感兴趣的优化函数 h lD0^8S  
    • 效率满足（>95%） 48nZ H=(Eh  
    • 信噪比满足（<30db） WDNuR #J?  
    • 杂散光满足（<5%） Wg9q_Ql  
    Eqj&SA  
    11.总结 P#]%C  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 z)I.^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 U@yn%k9  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Vi[* 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。 PB*m D7"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Dp4\rps  
     
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