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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。 lX*IEAc  
    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。 5(V'<  
    e"]*^Q  
    2．模拟任务 ?O!'ZZX  
    nL]-]n;  
    ]x<`(  
    DOE： s)<^YASg  
    相位型衍射 Am&PH(}L  
    光束整形器 +#IsRiH%>  
    直径：2mmx2mm ,j|9Bs  
    形状：圆形 Pk 6l*+"r<  
    相位级次：16     S85}&\m&4  
    B]-~hP  
    3+` <2TP  
    3.建模任务：入射光场 ck"lX[d1  
    6;8Jy  
    A tU!8Z  
    高斯准直激光光束的光束参数 @ a?^2X^  
    RHOEyXhOA  
    • 波长：632.8nm ~=xS\@UY =  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm se:lKZZ]  
    3xU in  
    }&I^1BHZs  
     8H})Dq%d7  
    4.建模任务：期望输出光场 H*M)<"X  
    Q\ AM] U  
    d l<7jM?  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?'L3B4  
    8ezdU"  
    • FWHM-直径：0.5mm B-`,h pp  
    • 边缘宽度：50um a?]"|tQ'  
    • 效率：>95% hQT  p&  
    • 信噪比（SNR）：>30dB y:>'1"2`  
    • 杂散光：<5% B]xZ 4 Y  
    -(Y(K!n  
     | ]DJz  
    }hPFd  
    5.设计方案 S3oSc<&2  
    wx,yx3c (  
    G?t<4MT v  
    • 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）。 D0f.XWd  
    • 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）。 ,%zU5hh  
    >%o\Ue  
    r- :u*  
     uN)o|7  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {+&qC\YF  
     0 kM4\E n  
    v9t26>{~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 FYs-vW{  
    • 用户必须输入所需的信息 0F495'*A  
    - 入射场 *C*'J7  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rv\yS:2  
    - 系统参数 Tf bB1  
    - 制造条件 S-$N!G~!  
    (pl|RmmDz  
     nX|f?5 O  
    $z>L $,c>  
    7.设计过程 5ZXP$.  
    VT;Vm3\  
    nSM8o<)H  
    k\qF> =  
    Ig sK7wn  
    K9*vWoP'  
    `|Wu\X  
    设计和优化过程由两步完成： B3j   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 41S.&-u  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 '>wr _ f  
     );]9M~$  
    8.系统模拟 nI_43rG:Uf  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 QQnpy.`:/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~q.a<B`,t  
    • 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。 (2oP=9m  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lD%Fk3  
    !Rq.L  
     ;!ICLkc$  
    j0XS12eM  
    9. 初始几何光学设计的结果 &RzkM4"  
    ) H'SU_YU  
    nI63Ns  
    0I`)<o-  
    VDyQv^=#  
    感兴趣的优化函数 s?:&#  
    • 效率满足（>95%） oV(|51(f  
    • 信噪比不满足（<30db） h2b,(  
    • 杂散光不满足（>5% R-~ZvVw7L  
     rW8.bMmM  
    sUCI+)cM3  
    TQ{rg2_T  
    *WHQ1geI8  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Mj guH5Uy  
           i; qb\  
    g?e$B}%  
    C V{kP8#  
     Xiy9Oeq2uh  
    ]d4`PXI  
    感兴趣的优化函数 Cj,Yy  
    • 效率满足（>95%） &zxqVI$4  
    • 信噪比满足（<30db） GQ@`qYLZ+  
    • 杂散光满足（<5%） d3m!34ml  
    PQkFzyk  
    11.总结 B=>VP-:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Cggu#//Z}Q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {CO]wqEj  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 <Va7XX%>  
    • 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。 O ;34~k   
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 B#+0jdF;  
     
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