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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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    光币
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    光券
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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。 UZyg_G6  
    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。 \Oeo"|  
    %f;dn<m=c  
    2．模拟任务 s<s}6|Z  
    )L:z r#  
    .<"XE7  
    DOE： Dr3_MWJ+  
    相位型衍射 ZZY#.  
    光束整形器 vYed_'_  
    直径：2mmx2mm bhqSqU}6~  
    形状：圆形 MiT0!6Pg  
    相位级次：16     'ToE Y3  
    s#9q3JV0  
    \MP~}t}c  
    3.建模任务：入射光场 )}ev;37<C  
     `q?3ux  
    XX8HSw!w  
    高斯准直激光光束的光束参数 xZ'fer`&  
    paqGW]  
    • 波长：632.8nm YOl$sgg}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ?jmP] MM  
    0q}i5%m7  
    lPy|>&Yc  
     H;/do-W[  
    4.建模任务：期望输出光场 +A| Bc~2!  
    *~vB6V|1  
    =;Gq:mHi  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _~<sb,W  
     /8x';hQ  
    • FWHM-直径：0.5mm !eW1d0n'+f  
    • 边缘宽度：50um (` *BZ_  
    • 效率：>95% m2PUU/8B/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB >y3FU1w5d  
    • 杂散光：<5% daE.y_9y  
    3s6obw$ki  
     lvW T  
    ~gDYb#p  
    5.设计方案 # T=iS(i  
    g) Lf^  
    Q:-T' xk@  
    • 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）。 586P~C[ic  
    • 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）。 Qg4D*r\|@  
    .shi?aWm  
    GG%b"d-  
     {wqT$( (<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Q:A#4Z  
     y]db]pP5  
    k@4N7}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F>fCp  
    • 用户必须输入所需的信息 -xn-A f!v  
    - 入射场 i|eX X)$  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） =U]9>  
    - 系统参数 dY 8 H2;  
    - 制造条件 r w?wi}}gn  
    .5|[gBK  
     3=O [Q:8  
    (i~UH04r>s  
    7.设计过程 tOIqX0dWd  
    x[0T$  
    `16'qc  
    'OY4Q 'Z  
    G6G Bqp6|  
    [\8rh^LFi  
    c8uaZvfW  
    设计和优化过程由两步完成： ha :l-<a  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 6.@.k  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 =o#Z?Bn5  
     E7X6RB b  
    8.系统模拟 cYSn   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 F2N"aQ&  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "N+4TfXy  
    • 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。 YVIE v  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Kb;*"@LX  
    kWr1>})'  
     'uu*DgEr  
    _XZ Gj:V  
    9. 初始几何光学设计的结果 l2F#^=tp  
    t&?jJ7 (&8  
    L=lSW7R  
    ;Q{D]4  
    FL mD?nw  
    感兴趣的优化函数 W@R7CQE@  
    • 效率满足（>95%） @)pC3Vi^  
    • 信噪比不满足（<30db） +hRy{Ps/  
    • 杂散光不满足（>5% |8 ` }8vo)  
     M5I`i{Gw  
    F_@B ` ,  
    dz^HN`AlzC  
    -d ,D!  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ag8/%a~(  
           qiz(k:\o  
    B^2r4 9vC  
    bxa>:71  
     Uu7]`Ul  
    Xt$qjtVM  
    感兴趣的优化函数 6ALjM-t=V  
    • 效率满足（>95%） bB<S4@jF8z  
    • 信噪比满足（<30db） 1>*oN  
    • 杂散光满足（<5%） k$$SbStD  
    "(=g7,I4  
    11.总结 tl dK@!E3  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 e66Ag}Sw|  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 sc*R:"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %bw+>:Tr  
    • 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。 Zh8\B)0unn  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 [8'?G5/n  
     
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