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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。 f TmJDUv+  
    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。 GUQ3XF\  
    i(A `'V8GY  
    2．模拟任务 r[E#JHw  
    F]OWqUV  
    7gtaI3   
    DOE： K81FKV.  
    相位型衍射 D*L@I@ [  
    光束整形器 uJ"#j X  
    直径：2mmx2mm X>dQK4!R  
    形状：圆形 8Ogg(uS70'  
    相位级次：16     Ds=d~sNu  
    # wn>S<  
    DI{Qs[  
    3.建模任务：入射光场 V^(W)\  
    ^cd bM  
    O-AC$C[d  
    高斯准直激光光束的光束参数 3meZ]u  
     ^Oj^7.T+  
    • 波长：632.8nm ;180ct4  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm oKRI2ni$j9  
    <a CzB7x  
    7\dt<VV  
     w_@6!zm  
    4.建模任务：期望输出光场 *`s*l+0b  
    gC6Gm':c  
    6/a%%1c1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }lk9|U#6*`  
    UXa%$gwFw  
    • FWHM-直径：0.5mm i [/1AI  
    • 边缘宽度：50um n~,6!S  
    • 效率：>95% MDpx@.A,  
    • 信噪比（SNR）：>30dB jp-(n z\  
    • 杂散光：<5% }m!T~XR</  
    BT:b&"AR[  
     x!4<ff.  
    I/h(*~/  
    5.设计方案 ~ LH).\V  
    m=`V  
    %*L8W*V  
    • 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）。 Ornm3%p+e  
    • 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）。 SM}& @cJ  
    kaZcYuT.9  
     @C'qbO{  
     H8c -/  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ylmVmHmc  
     p=Q o92 NH  
    @M*5q# s  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ]VVx2ERs  
    • 用户必须输入所需的信息 3qfQlqJ&3  
    - 入射场 <.|]%7  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） yWYsN  
    - 系统参数 Si;eBPFH  
    - 制造条件 .v) A|{:2  
    e ~G IUwJ  
     ZYl*-i&~?  
    <XpG5vV  
    7.设计过程 ovtZHq/  
    K`R  
    )q+;+J`>  
    #1>c)_H  
    e58tf3  
    ( Q k*B  
    uoY]@.  
    设计和优化过程由两步完成： {Cw>T-`  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 XQ k ,xQ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 F-?s8RD  
     CJLfpvV  
    8.系统模拟 m!<uY?,hf  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Daf;; w  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 CwzDkr&QC_  
    • 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。 J16(d+  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 r^"pLzAx  
    -[lOf  
     &C E){jC  
    bq}o#d5p-_  
    9. 初始几何光学设计的结果 tw]Q5:6  
    fH 5/  
    \R#OJ=F  
    P_c9v/  
    H|!|fo-Tx  
    感兴趣的优化函数 o7@81QA!e  
    • 效率满足（>95%） y}lqF8s  
    • 信噪比不满足（<30db） ?F%,d{^  
    • 杂散光不满足（>5% "M:0lUy  
     >^KO5N-:4  
    k'{Bhi4  
    20RISj  
    Z:%~Al:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Bt-2S,c,o  
           arj?U=zy  
    -6>T0-  
    I.}E#f/A'  
     g)~"-uQQ  
    )KD*G;<O]L  
    感兴趣的优化函数 vZt48g  
    • 效率满足（>95%） B"I^hrQ  
    • 信噪比满足（<30db） vq JjAls  
    • 杂散光满足（<5%） }EWPLJA  
    ;bt%TxuKb  
    11.总结 NXDuO_#  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Wi{ jC?2Q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 io(Rb\#"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 g flu!C6  
    • 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。 .qk_m-o  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ;V\l, u  
     
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