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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。 Z2Y583D  
    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。 Ix l"'Q_z  
    0L 4]z'5  
    2．模拟任务 xHR+((  
     \1c`)  
    i(TDJ@}  
    DOE： A1&>L9nUx  
    相位型衍射 oBGstt@  
    光束整形器 jTxChR  
    直径：2mmx2mm mqfEs0~I  
    形状：圆形 "!4>gg3r  
    相位级次：16     T3PaG\5B  
    e&VR>VJEA  
    f1,$<Y|qU  
    3.建模任务：入射光场 d}A2I  
    Tef3 Z6  
    jL[Is2<@  
    高斯准直激光光束的光束参数 %.Q2r ?j  
    Yk*57&QI  
    • 波长：632.8nm u{dN>}{  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm |<o>$;mZ  
    ]idD&5gd  
    U Edl"FwM4  
     M#gGD-  
    4.建模任务：期望输出光场 hSf#;=9'  
    @=| b$E  
    I}CA-8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: %BP)m(S7  
    eDMwY$J  
    • FWHM-直径：0.5mm GzE3B';g  
    • 边缘宽度：50um {83He@  
    • 效率：>95% P+cFp7nC  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 2wim P8  
    • 杂散光：<5% Bjrv;)XH  
    ClVpb ew  
     .}u(&  
    9/qS*Zdh)  
    5.设计方案 W1,L>Az^Ts  
    e, 3(i!47  
    >Ki]8 &  
    • 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）。 M:q ;z(  
    • 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）。 Q)i`.mHfFI  
    b.u8w2(  
    o_^d>Klb8  
     ReGb .pf  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 jQBdS. }'v  
     )jZ=/ xG  
    8t 35j   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 8QgL7  
    • 用户必须输入所需的信息 |@9I5Eg)iE  
    - 入射场 ? F), 4Q  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） pD.@&J~  
    - 系统参数 "+ JwS  
    - 制造条件 hb\Y)HSp/  
    bB :X<  
     P!&CH4+  
    WHk/mAI-s  
    7.设计过程 F!cAaL1  
    KO;61y:  
    CO+jB  
    |MR?8A^"  
    aC6b})^  
    8 =Lv7G%  
    sN) .Jo  
    设计和优化过程由两步完成： U@AfRUF&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 #\;w::  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]|BSX-V.%i  
     (#"s!!b  
    8.系统模拟 NKh {iSLm  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g>-[-z$E3  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `ha:Gf  
    • 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。 swgBPJ"?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ASU\O3%%  
    n^)9QQ  
     T/6=A$4 #  
    0-~x[\>>  
    9. 初始几何光学设计的结果 e[dRHl  
    */e5lRO\  
    ?YykCJJ ~@  
    0qUap*fvC  
    ABDUp:  
    感兴趣的优化函数 bbkI}d%(Ng  
    • 效率满足（>95%） =eLb"7C#0  
    • 信噪比不满足（<30db） Y-{BY5E.  
    • 杂散光不满足（>5% L2$L.@  
     A:J{  
    WkIV  
    W+S; Do  
    eV%bJkt.  
    10. 后续IFTA优化后的结果 cTTE] ix]  
           Y"%o\DS*  
    W>nb9Isp  
    iRtDZoiD'  
     zL}hFmh  
    Vgk,+l!4  
    感兴趣的优化函数 I,3!uogn  
    • 效率满足（>95%） ;O11)u?/s|  
    • 信噪比满足（<30db） 9?c^~77  
    • 杂散光满足（<5%） ,e_#   
    0.0!5D[  
    11.总结 ]w_)Spo.  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Cw5K*  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Z$XpoDbOy  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 NyLnE  
    • 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。 ;VRR=p%,  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 KHN ,SB  
     
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