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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。 h@%a+6b?  
    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。 a<CACWsN.T  
    _BHEK  
    2．模拟任务 8ib%CYR  
    ki'CW4x  
    4rrR;V"}  
    DOE： hD9b2KZv  
    相位型衍射 ndS8p]P&o(  
    光束整形器 Usq.'y/ o  
    直径：2mmx2mm -T{G8@V0I  
    形状：圆形 )SyU  
    相位级次：16     M<'He.n  
    RJOW#e :  
    5%RiM|+  
    3.建模任务：入射光场 {B[ }}wX$  
    ubUVxYD?  
    {fa3"k_ke  
    高斯准直激光光束的光束参数 t[o_!fmxZ  
    *cAI gO7  
    • 波长：632.8nm ':!aFMj^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 2B"&WKk  
    P(cy@P,D  
    #eIFRNRb)  
     ZY=a[K  
    4.建模任务：期望输出光场 AL;4-(KH  
    ip!-~HNwJ  
    v"-K-AQjB  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: bW^C30m  
    _BZ6Ws$C2  
    • FWHM-直径：0.5mm (!%9#  
    • 边缘宽度：50um IR|#]en  
    • 效率：>95% o>\o=%D.a  
    • 信噪比（SNR）：>30dB B}0!b7!  
    • 杂散光：<5% OJ r~iUr  
    SM\qd4  
     `G`y A%  
    <nc6 &+  
    5.设计方案 '9!J' [W  
    ||4T*B06  
    *USG p<iH  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 {r'+icvLX  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ^09-SUl^  
    `IT]ZAem`/  
    5GbC}y>  
     !cW!zP-B*p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ($-m}UF\/  
     dozC[4mF  
    |#yH,f  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xZA.<Yd^r  
    • 用户必须输入所需的信息 u9fJ:a  
    - 入射场 Z@} qL1  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） psUT2  
    - 系统参数 \/ ipYc  
    - 制造条件 [0vqm:P  
    Ub/ZzAwq  
     1!NrndJI  
    ,B'fOJ.2  
    7.设计过程 o59b#9  
    yK-DzAv  
    aa" 3 Io  
    h"nhDART<  
    tAsap}(  
    Jj?HOtaM  
    AEkjyh\  
    设计和优化过程由两步完成： "6 ~5RCZ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 W4UK?#S+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 'q?Y5@s  
     S=\cF,Zs  
    8.系统模拟 <cU%yA710  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 zwz_K!229  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 w!'y,yb%  
    • 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。 @)U;hk)j;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #k?.dWZ!  
    .f"1(J8  
     HQ]mDo  
    /l_u $"  
    9. 初始几何光学设计的结果 hQ'W7EF  
    Ho =vdB  
    R9!U _RH  
    ja9=b?]0,  
    ) J.xQ}g  
    感兴趣的优化函数 KA{&NFx  
    • 效率满足（>95%） lV$CBS  
    • 信噪比不满足（<30db） @<`V q  
    • 杂散光不满足（>5% z%#-2&i  
     3dlY_z=0  
    D<|$ZuB4  
    F]D{[dBf  
    {2YqEX-I*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ~(8fUob  
           uVKe?~RC  
    #:By/9}-  
    V:>r6  
     un4fnoc  
    6 Ia HaV+P  
    感兴趣的优化函数 y0`; br\X  
    • 效率满足（>95%） FvY=!U06  
    • 信噪比满足（<30db） r-go921  
    • 杂散光满足（<5%） NyT%S?@y<  
    ~M8|r!_  
    11.总结 /_})7I52  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 PpKjjA<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 0G6aF"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )z\#  
    • 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。 jXLd#6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }79O[&  
     
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