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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。 hJzxbr <  
    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。  ]xguBh]  
    oI^4pwnh  
    2．模拟任务 1sP dz L  
    8k(P,o  
    7}*6#KRG  
    DOE： aZEn6*0B  
    相位型衍射 TYI7<-Mp:[  
    光束整形器 97K[(KE  
    直径：2mmx2mm 0rGSH*(  
    形状：圆形  JHf  
    相位级次：16     Q,&/V_  
    .S(,o.  
    U^qt6$bK  
    3.建模任务：入射光场 w[6J `   
    w '3#&k+  
    RT>{*E<I  
    高斯准直激光光束的光束参数 4A9{=~nwT  
    Mwgu93?  
    • 波长：632.8nm WD'#5]#Y  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Isx#9C  
    ~tOAT;g}q  
    tK k#LWB  
     :SxW.?[%u  
    4.建模任务：期望输出光场 w`l{LHrR  
    JWA@+u*k  
    BL 3gKx.'  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: W+*5"h  
    M)sZSH.<O  
    • FWHM-直径：0.5mm #z1H8CFL"  
    • 边缘宽度：50um sBV 4)xM  
    • 效率：>95% >a3p >2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB D~o$GW%  
    • 杂散光：<5% Jk0r&t7  
    OLI$1d_  
     /x{s5P 3  
    $ "Bh]-  
    5.设计方案 e)E$}4  
    J<Pw+6B~  
    WW~+?g5  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 7z~_/mAI  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 5XLs} :  
    si4don  
    Ew3ibXD  
     *'"^NSJ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 w1;hy"zPsj  
     #[#KL/i)$  
    uIU5.\"s  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?'"X"@r5  
    • 用户必须输入所需的信息 %p X6QRt?  
    - 入射场 |a{Q0:  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1,5E `J  
    - 系统参数 )*c> |7G  
    - 制造条件 @AYRiOodi  
    :$+-3_oLMQ  
     wW>)(&!F  
    .UoOO'1K  
    7.设计过程 Ngg?@pG0y  
    zXsc1erli  
    ITy/eZ"&:  
    <_(/X,kBK  
    ?aW^+3i  
    (LHp%LaZ\;  
    4`Ic&c/  
    设计和优化过程由两步完成： pKS {6P  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^T~gEv  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Pl-5ncb\  
     B^%1Rpcn  
    8.系统模拟 -R>}u'EG>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Lr`1TH,  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Dz./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。 5Zw1y@k(  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 cQ:"-!ff  
    9C t`  
     OCy0#aPRS  
    :iR \%  
    9. 初始几何光学设计的结果 7RDDdF E!  
    .@Ut?G  
    Zf7&._y.  
    <)*2LBF@]  
    OiDhJ  
    感兴趣的优化函数 g,:j/vR  
    • 效率满足（>95%） PQ|69*2G  
    • 信噪比不满足（<30db） ! Q<>3 xZ  
    • 杂散光不满足（>5% ASPy  
     D#S\!>m  
    flgRpXt  
    dz>;<&2Z  
    }3R13   
    10. 后续IFTA优化后的结果 Jgu94.;5  
           %<8nF5  
    6WoAs)ZF  
    ny-7P;->8  
     n}xhW'3hU=  
    c"!lwm3b  
    感兴趣的优化函数 t:LcNlN|  
    • 效率满足（>95%） %r)avI  
    • 信噪比满足（<30db） #y|V|nd  
    • 杂散光满足（<5%） jEXW  
    -G,^1AL>  
    11.总结 aQ j*KMc  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 )EyI0R]5  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7kKy\W  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 mW%?>Z1=>d  
    • 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。  htY=w}>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 G#Ou[*O'  
     
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