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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。 dC8 $Ql^<  
    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 \B  
    )8]O|Z-CU  
    2．模拟任务 \U $'3M  
    Ag=>F5  
    s<VNW  
    DOE： }SYR)eE\  
    相位型衍射 mn;;wp  
    光束整形器 p>Dv&fX  
    直径：2mmx2mm _$%.F| :  
    形状：圆形 'fO[f}oa_.  
    相位级次：16     Zg1=g_xY  
    FrBoE#  
    =.`(KXT  
    3.建模任务：入射光场 &}:'YK*X  
    1y@d`k`t:  
    y J*`OU#  
    高斯准直激光光束的光束参数 d_s=5+Yj  
    ApHs`0=(  
    • 波长：632.8nm {`,dWjy{%  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ~t7?5b?*\  
    Hx[YHu KL^  
    $SAq/VHI1]  
     dbM~41C6  
    4.建模任务：期望输出光场 J'c]':U  
    x`n$4a'7b  
    h[~JCYA  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: xUl=N   
     *R1 m=  
    • FWHM-直径：0.5mm SQ%B"1&$D  
    • 边缘宽度：50um |Iei!jm  
    • 效率：>95% -7E)u  
    • 信噪比（SNR）：>30dB gDbj!(tm  
    • 杂散光：<5% T-e'r  
    nmI os]B  
     50r3Kl0  
    Xc"l')1H  
    5.设计方案 k4:$LFw@  
    jb;!"HC  
    -]yM<dP  
    • 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）。 t;005]'Mp  
    • 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）。 O[%"zO"S  
    cmG*"  
    FW* k O  
     /}+VH_N1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 |f5WN&c  
     1 ; _tu  
    SSG57N-T  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 B(tLV9B3Q  
    • 用户必须输入所需的信息 x\( @ v  
    - 入射场 7A:k  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 7#/->Y  
    - 系统参数 c;siMWw;  
    - 制造条件 @bs YJ4-V  
    t~vOm   
     P?|F+RoX$  
    Jr|"QRC  
    7.设计过程 P5$d#Y(=  
    SURbH;[   
    S-x'nu$u  
    %f[0&)1!.v  
    Fuq MT`  
    z[Sq7bbYO  
    h8 Wv t's  
    设计和优化过程由两步完成： z~Zu >Q1u[  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ])`+ 78  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _0HCtx ;  
     FPAy.cljJ  
    8.系统模拟 rl:6N*kK  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @34Z/%A  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 tjONN(K`  
    • 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。 S"-q*!AhK  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 op!ft/Yyb  
    jVW .=FK  
     0EWov~Y?  
    o 8fB  
    9. 初始几何光学设计的结果 R\i8O^[  
    !u)>XS^E  
    FE'|wf  
    He&7(mQ0^  
    _ ^ JhncL  
    感兴趣的优化函数 &\n<pXQ  
    • 效率满足（>95%） _ aJo7  
    • 信噪比不满足（<30db） *U<l$gajq  
    • 杂散光不满足（>5% ,Z3 (`ftC  
     ZnrsJ1f:  
    .8.4!6~@  
    5Q/&,NP  
    30BFwNE  
    10. 后续IFTA优化后的结果 GbFtX\s+5j  
           #\P\(+0K  
     _%r+?I  
    hq[:U?!Tt  
     ! .q,m>?+  
    \r.{Ru  
    感兴趣的优化函数 NE~R&ym9  
    • 效率满足（>95%） ^ <$$h  
    • 信噪比满足（<30db） Y5dt/8Jo  
    • 杂散光满足（<5%） $Gy&  
    ?'xwr )v  
    11.总结 yuef84~  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6np  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ^X?D4a|;#g  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 cr wui8  
    • 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。 pq T+lai)#  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 hRU5CH/!  
     
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