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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。 X@i+&Nv"<  
    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。 "ugX /r$_  
    :yd=No@  
    2．模拟任务 <+ -V5O^  
    eL>K2Jxq  
    j7QBU  
    DOE： qPp1:a"   
    相位型衍射 Ti0 (VdY  
    光束整形器 eUX@9eML  
    直径：2mmx2mm tVC@6Z$  
    形状：圆形 ztRWIkI q  
    相位级次：16     'hxs((['\  
    & gY;`*<  
    emGV]A%nss  
    3.建模任务：入射光场 HR/k{"8W4Q  
    P}ehNt*($  
    _bN))9 3  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ej;Vr~Wi  
    P&qy.0  
    • 波长：632.8nm ?q+8 /2  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm }`+O$0A  
    .d<~a1k  
    Y9z:xE  
     dM);LT8@  
    4.建模任务：期望输出光场 wxdh?sQ  
    :6\-9m8JM  
    [V!^\g\6  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?AqrlR]5  
    f]@[4<Ny  
    • FWHM-直径：0.5mm >WGX|"!"  
    • 边缘宽度：50um ?7rmwy\  
    • 效率：>95% &6|6J1c8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB T{5M1r  
    • 杂散光：<5% |[lxV&SD .  
    yb@X*PW/z  
     mafAC73  
    TMnT#ypf<5  
    5.设计方案 8eg2o$k_,#  
    n?TO!5RZK  
    }w|=c >'_}  
    • 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）。 `R4W4h'I  
    • 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）。 xEd#~`Jmr  
    v.~Nv@+kR  
    *@b~f&Lx6  
     @j)f(Zlu#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 g4BwKENM  
     ex;Y n{4  
    Mt7X<?GZm  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 FvtM~[Q  
    • 用户必须输入所需的信息 8EW`*+%=  
    - 入射场 ":(Cpf0  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） zWKrt.Dg  
    - 系统参数 "9MX,}X*  
    - 制造条件 J8`1V `$  
    S[\cT:{OE  
     f4@#pnJ3po  
    D 9@<#2-  
    7.设计过程 f"} 0j|Gg  
    Z.cG`Km*  
    Z(Ls#hp  
    <E(-QJ  
    |zr)hC  
    ]ci|$@V  
    L@^ !(  
    设计和优化过程由两步完成： .q|xMS}4  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 t&p:vXF2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 f6/\JVi)-  
     N?`GZ+5  
    8.系统模拟 u:{. Hn`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 NZi'eZ{^`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5BGv^Qb_2  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 HeAc(_=C  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 .[eSKtbc)  
    s]V{}bY`  
     l#J>It\  
    5u=U--  
    9. 初始几何光学设计的结果 O7L6Htya  
    #q^>qX y  
    *SAcH_I2$>  
    m-pIFL<^N  
    g'l7Jr3  
    感兴趣的优化函数 l*V72!Mv  
    • 效率满足（>95%） s3fGX|;  
    • 信噪比不满足（<30db） u0$5Fd&X  
    • 杂散光不满足（>5% Qg8eq_m(  
     oeU+?-y/b  
    G@l|u  
    aV0;WH_3  
    aX%g+6t2  
    10. 后续IFTA优化后的结果 rqG6Ll`=+  
           )I0g&e^Tzy  
    s#8{:ko  
    fSb@7L  
     WY ^K7U  
    E '6 z7m.  
    感兴趣的优化函数 0^tJX1L  
    • 效率满足（>95%） [+[fD  
    • 信噪比满足（<30db） 4QN6BZJ5  
    • 杂散光满足（<5%） LnACce ?b  
    nq w*oLFQ  
    11.总结 M3xi 0/.  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 hJtghG6v  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 jind!@}!  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 e1Z;\U$&.  
    • 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。 _ d"Y6 0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 q?b)zeJ  
     
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