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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。 8O0]hz  
    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。 (]$&.gE.F  
    Zig3WiD&  
    2．模拟任务 3u'@anre  
    ~/!jKH7`j  
    [pz1f!Wn  
    DOE： b7HT<$Wg  
    相位型衍射 MpJ]1  
    光束整形器 JQSczE3  
    直径：2mmx2mm Hqb-)8 ~  
    形状：圆形 tY60~@YO&  
    相位级次：16     I9YMxf>nI  
    d V3R)  
    o:@A%*jg  
    3.建模任务：入射光场 ]E1|^[y  
    J74kK#uF=  
    T/q*k)IoR  
    高斯准直激光光束的光束参数 fjHd"!)3  
    #^w8Y'{?  
    • 波长：632.8nm JiGS[tR  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm UC!"1)~mt`  
    =9A!5  
    qR^+K@ *|  
     u9{Z*w3L7  
    4.建模任务：期望输出光场 (n2=.9k!  
    aK8X,1g%)  
    c/,B?  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: on f7V  
    *-s':('R  
    • FWHM-直径：0.5mm KXcE@q9  
    • 边缘宽度：50um i7`/"5I  
    • 效率：>95% (~^KXJ{->  
    • 信噪比（SNR）：>30dB xS_tB)C  
    • 杂散光：<5% <4*)J9V^s=  
    sfC/Q"Zs  
     ]u%Y8kBe  
    E\VKlu4  
    5.设计方案 JgB"N/Oz  
    h[gKyxZ/t  
    D/tFN+|P  
    • 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）。 '^BTa6W}m  
    • 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）。 <KZ J  
    ;z9U_  
    4x" je  
     =Ct$!uun  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 u7 {R; QKw  
     n;r W  
    *4g:V;L  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 3_Mynop  
    • 用户必须输入所需的信息 MQVEO5   
    - 入射场 ?8$h%Ov-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ZV`o: Gd  
    - 系统参数 uD4$<rSHb  
    - 制造条件 =]0AZ  
    f:h<tlob  
     ?YnB:z*eV  
    G V%@A  
    7.设计过程 i",oPz7  
    8o,"G}Hjk  
    `YK#m4gc  
    s5oU  
    ]dnB ,  
    C oO0~q  
    {Pe+d3Eoo  
    设计和优化过程由两步完成： trL8oZ6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 0vcFX)]yW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 zG~nRt{4  
     kDWvjT  
    8.系统模拟 <nF1f(ky  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 n#)kvr  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 %>,Kd6bdg  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 '];=1loD  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _Zbgmasb  
    c 4L++ u#  
     MW)=l | G  
    "ax"k0  
    9. 初始几何光学设计的结果 +'9eo%3O  
    D<xDj#Z~1  
    e`Tssa+  
    qr?RU .W  
    vkW]?::Cfd  
    感兴趣的优化函数 q#.+P1"U  
    • 效率满足（>95%） 0/zgjT|fe  
    • 信噪比不满足（<30db） RTeG\U  
    • 杂散光不满足（>5% L_}F.nbS5  
     (?~*.g!  
    KgEfhO$W  
    r<-@.$lf  
    6q~*\KRk  
    10. 后续IFTA优化后的结果 f=nVK4DuZ  
           be~'}`>  
    yx/.4DW1Ua  
    w&LL-~KI+  
     9d&}CZr  
    NU!B|l  
    感兴趣的优化函数 ]nQ(|$rW  
    • 效率满足（>95%） C9E@$4*  
    • 信噪比满足（<30db） f}+8m .g2  
    • 杂散光满足（<5%） |BA<> WE  
    p`3$NCJN  
    11.总结 XnV$}T:?X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 X1Y+ao1)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 :faB7wduW;  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 s@5r}6?M  
    • 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。 x|<89o L  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #nJ&`woZt  
     
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