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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。 ]ii+S"U3  
    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。 m 22wF>9  
    *YvRNHP  
    2．模拟任务 K)[8 H~Lm  
    JNo8>aFOb  
    mX\ ;oV!  
    DOE： wss?|XCI  
    相位型衍射 M"wue*&  
    光束整形器 p2d\ZgWD=)  
    直径：2mmx2mm #H5=a6E+q  
    形状：圆形 $1 @,Qor  
    相位级次：16     X9XI;c;b-  
    Rs7 |}Dl}  
    tcL2J.  
    3.建模任务：入射光场 ~V+l_ :  
    .zC*Z&e,.[  
    O4Dr ]Xc]  
    高斯准直激光光束的光束参数 213\ehhG<  
    A3+6 #?:;  
    • 波长：632.8nm x-_vl 9P)  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm o""~jc~  
    g7V_ [R(6  
    6 bO;&  
     U5+vN[ K  
    4.建模任务：期望输出光场 4JO@BV>t  
    |_zO_Frtp  
    g>0vm2|  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: R$6qoqv{yG  
    3!#/k+,C  
    • FWHM-直径：0.5mm <Ar$v'W=F{  
    • 边缘宽度：50um _T*AC.  
    • 效率：>95% ]~jN^"o_B  
    • 信噪比（SNR）：>30dB `s /?b|,  
    • 杂散光：<5% I3)Zr+  
    ?L|yaC~  
     p538r[f<  
    IZNOWX|Z;  
    5.设计方案 ]WL|~mG  
    z<n-Gzwk  
    Mv|!2 [:  
    • 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<@z}%v-  
    • 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）。 u"+}I,'L  
    5*G%IR@@LK  
    @ 4UxRp6+  
     Zb(t3I>n  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 , =y#m- 9  
     [1( FgyE  
    <P4 FzK  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 r"]'`qP,  
    • 用户必须输入所需的信息 .eF_cD7v  
    - 入射场 E1*QdCV2  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） qd6fU^)i  
    - 系统参数 =m tY  
    - 制造条件 n-afDV  
    + ^ yq;z  
     id,NONb\  
    6 /Y1 wu  
    7.设计过程 G|4^_`-  
    4Z5#F]OA7  
    .6.^G  
    ;=~Xr"(/z  
    G0d&@okbFC  
    p 2 !FcFi  
    1r9f[j~  
    设计和优化过程由两步完成： 9-lEtl%  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 aV|9H  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 a.kbov(  
     `f`TS#V  
    8.系统模拟 2QUx&u:  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 97`WMs  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 pv# 2]v  
    • 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。 ?<%=: Yh  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 K-Mc6  
    WUoOGbA `  
     K1q+~4>\|  
    MXZ>"G  
    9. 初始几何光学设计的结果 q,l)I+  
    X.#oEmA ,P  
    r`M6!}oa  
    +4)7j&L  
    MC!ZX)mF  
    感兴趣的优化函数 ~[W#/kd1n  
    • 效率满足（>95%） k$"d^*R  
    • 信噪比不满足（<30db） b{cU<;G)y.  
    • 杂散光不满足（>5% 4IsG=7   
     Sycw %k  
    <+U|dX  
    !a-b6Aa  
    elO<a]hX  
    10. 后续IFTA优化后的结果 }DjYGMrTB  
           a. %LHb  
    77,oPLSn  
    ?S[Y:<R{:  
     >fs2kha  
    ukAKFc^)k  
    感兴趣的优化函数 q{' ~+Nq  
    • 效率满足（>95%） "v]%3i.* -  
    • 信噪比满足（<30db） yfj(Q s  
    • 杂散光满足（<5%） dt,3"J  
    6NLW(?]  
    11.总结 {=Q7m`1  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2U$"=:Cf  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 LR&_2e^[  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 D4Nu8Wr$  
    • 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。 {^ec(EsO#  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 -,# +`>w  
     
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