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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。 ^T6S()G  
    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。 ~.^AL}zm_  
    7(bQ}mHl\  
    2．模拟任务 k$N0lR4:p  
    <8!  Tq  
    \'Ssn(s  
    DOE： d"E^SBO&  
    相位型衍射 v4rW2F:X  
    光束整形器 ]kD"&&HV  
    直径：2mmx2mm xCXQ<77  
    形状：圆形 eQUe >*  
    相位级次：16     l30Y8t~d  
    m^V5*JIh  
    ST1'\Eo  
    3.建模任务：入射光场 ?A?F.n`  
    !E2W\chi  
    kJ{+M]pW  
    高斯准直激光光束的光束参数 =wVJ%  
    F]EBD8/b  
    • 波长：632.8nm fBhoGA{=g  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm D+JAK!W  
    yVX8e I  
    iafE5b)  
     8`=v.   
    4.建模任务：期望输出光场 \?**2{9&)  
    t~``md4  
    u 8^{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6*45Vf  
    o]ePP,  
    • FWHM-直径：0.5mm >6<q8{*  
    • 边缘宽度：50um M f~}/h  
    • 效率：>95% M}O}:1Par  
    • 信噪比（SNR）：>30dB kLj$@E`4  
    • 杂散光：<5% ICC%,$C~l  
    ! | #83  
     :e<7d8E5n{  
    g%nl!dgS  
    5.设计方案 A1 "SLFY  
    cPDQ1qre!  
    ]QVNn?PA8  
    • 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）。 rx0~`cVV:  
    • 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）。 ? *>]")[>  
    9QQyl\  
    z^<L(/rg9"  
     .,0bE  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 |~!U4D\  
     tM4 Cx  
    r [:   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 "ZwKk G  
    • 用户必须输入所需的信息 n_?tN\M  
    - 入射场 C;+h.;}<D  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 7 aV%=_  
    - 系统参数 QnQOm ""  
    - 制造条件 ntFT>g{B  
    vS\Nd1~?  
     M{g%cR0  
    +N`ua  
    7.设计过程 ziPR>iz-  
    $5x ,6[&  
    rf~Y6U?7  
    u .f= te  
    kQ1w5mCh  
    \K`L3*cBKK  
    js iSg/  
    设计和优化过程由两步完成： ApBWuXp|u  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^=>Tk$ _2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ljTBvU  
     |L2SFB?d=  
    8.系统模拟 Guz"wY  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Gmwf4>"  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ym%xx!9  
    • 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。 ) e5 @  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 n3A aZp[  
    @)o^uU T  
     V|(H|9  
    >B]'fUt5a  
    9. 初始几何光学设计的结果 I:K"'R^  
    vz.>~HBP  
    q`-;AG|xF  
    Pj}6 6.  
    Cj~'Lhmv'T  
    感兴趣的优化函数 [!!Q,S"  
    • 效率满足（>95%） Tg!m`9s+  
    • 信噪比不满足（<30db） '%q$` KDb  
    • 杂散光不满足（>5% h1'\:N`  
     Ym3\pRFiD  
    9$2/MT't  
    J8mdoVt  
    ggJO:$?$L  
    10. 后续IFTA优化后的结果 6I@h9uIsze  
           ;L']e"G  
    uj :%#u  
    y;s`P .  
     +v=C@2T  
    H$y-8-&)  
    感兴趣的优化函数 ]]zPq<b2  
    • 效率满足（>95%） Na:w]r:y  
    • 信噪比满足（<30db） o!)3?  
    • 杂散光满足（<5%） [VE8V-  
    8F'x=lIO  
    11.总结 I:mr}mv=i  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Hy^N!rBxfO  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 e)(wss+d7P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 hEp(A8g)bQ  
    • 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。 9I4K}R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 x QIq^/F0  
     
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