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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。 =$^Wkau  
    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。 6W)xj6<@  
    ` %FIgE^  
    2．模拟任务 %T`4!:vy  
    >W>##vK  
    0 $n8b/%.  
    DOE： cYZwWMzp  
    相位型衍射 70'} f  
    光束整形器 q,<n,0)K  
    直径：2mmx2mm zWF 5m )-  
    形状：圆形 v9Z lNA7m!  
    相位级次：16     B.]qrS|  
    Py|H? ,6=  
    bHhC56[M  
    3.建模任务：入射光场 aeG#: Ln+{  
    2>!_B\%)H  
    ExN j|*  
    高斯准直激光光束的光束参数 w^ixMn~nLF  
    ]NaMZ  
    • 波长：632.8nm iifc;62  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :'5G_4y)h  
    ?D RFsA  
    F3k C"H  
     *4(/t$)pEl  
    4.建模任务：期望输出光场 ^/_\etV  
    r!{w93rPX  
    y+K7WUwhq  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #2_o[/&}x@  
    %00k1 *$  
    • FWHM-直径：0.5mm OSSd;ueur$  
    • 边缘宽度：50um 8C*6Fjb#  
    • 效率：>95% vDu0  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /Nj:!! AN  
    • 杂散光：<5% PphR4 sIM  
    qT4I Y$h  
     qPFG+~\c  
    ~[ d=s  
    5.设计方案 #JJp:S~`   
    "/4s8.dw+u  
    !A'`uf4u  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 j33P~H~  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 6Nfof  
    6 . +[ z  
    dD/29b(  
     XBfiaj  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 cCo07R  
     m [g< K  
    ~pd1 )  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 6e$sA (a=i  
    • 用户必须输入所需的信息 -V;0_Nx7p  
    - 入射场 5XSxQG@k^z  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） W2r6jm!  
    - 系统参数 GL;x:2XA  
    - 制造条件 (ybtXoQs  
    G1#Bb5q:  
     .oi}SG  
    Uy$U8b-ov  
    7.设计过程 )Dk0V!%N  
    Z ,|1G6f@  
    U}RS*7`  
    WuP([8  
    e' /  
    zCBtD_@  
    \p>]G[g  
    设计和优化过程由两步完成： an$ ]IN  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 WTV3p,;6a  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。  Vq .!(x  
     *!r\GGb  
    8.系统模拟 o@<6TlZM  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 v GR \GFm  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 h9Tf@]W   
    • 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。 &J6o$i  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 5O;a/q8"  
    SCfkv|hO  
     -CU7u=*b  
    VQNYQqu`[  
    9. 初始几何光学设计的结果 a O"nD_7  
    j$|Yd=  
    XvA0nEi  
    G!e}j @@  
    sl^s9kx;C$  
    感兴趣的优化函数 \4\\575zp'  
    • 效率满足（>95%） RKo P6LGw  
    • 信噪比不满足（<30db） DmXDg7y7s  
    • 杂散光不满足（>5% +c]N]?k&  
     U<g UX07  
    Y6;0khp  
    A<YZBR_  
    D)O6| DiO  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Zeme`/aBb  
           l# !@{ <  
    {x&jh|f`g  
    !dbA (  
     +]S;U&vQ  
    -h G 9  
    感兴趣的优化函数 HjUw[Yz+6  
    • 效率满足（>95%） j;AzkReb  
    • 信噪比满足（<30db） S0Bl?XsD_  
    • 杂散光满足（<5%） w371.84  
    l|ZzG4]+l  
    11.总结 pzt Zb  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ](9{}DHV  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -;@5Ua1uf  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 XY+aunLf  
    • 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。 N}l]Ilm$34  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 xPfnyAo?%z  
     
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