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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。 4k_y;$4WN  
    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。 'ZFbyt Q2  
    ^ *1hz<  
    2．模拟任务 yedEI[_4  
    S*l=FRFI  
    #O1%k;BL  
    DOE： ThiM6Hb  
    相位型衍射 2{|mL`$04<  
    光束整形器 T9NTL\;  
    直径：2mmx2mm cI\&&<>SlG  
    形状：圆形 G,X>f?  
    相位级次：16     ruU &.mZ  
    $!goM~pZ  
    M@]@1Q.p  
    3.建模任务：入射光场 PfN[)s4F{R  
    fR&x5Ika0  
    o?| ]ciY  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;q33t% j  
    WRqpQEY  
    • 波长：632.8nm v*JXrB&x  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &BxZ}JH=k  
    Yln[ZmK9g  
    -uei nd]  
     K3^2;j1F Q  
    4.建模任务：期望输出光场 ^&7gUH*v  
    Yn5a4  
    -Oplk*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: /5Tp)h|  
    Oj1B @QE  
    • FWHM-直径：0.5mm a}g <<{  
    • 边缘宽度：50um _/z3QG{Ea^  
    • 效率：>95% =rN_8&  
    • 信噪比（SNR）：>30dB RjxFlKs8  
    • 杂散光：<5% av"dJm  
    "ph[)/u;  
     FT6~\9m(  
    L2IY$+=M  
    5.设计方案 @MxB d,P  
    ,zOv-pH  
    ]D<3y IGS  
    • 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）。 iE#I^`^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）。 -ZH6*7!  
    ZC97Z sE  
    WelB"L  
     dmYgv^t  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 H`OJN .  
     <O3,b:vw  
    i4\DSQJ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 6& KcO:}-  
    • 用户必须输入所需的信息 Qe;R3D=T;  
    - 入射场 5Ve T8/7Q  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） vw*,_f  
    - 系统参数 YhO-ecN  
    - 制造条件 @a}\]REn  
    aa&\HDh*  
     @DuSii#.S  
    lpnPd{kE  
    7.设计过程 X< 4f7;]O  
    S\0?~l"}  
    rLE5fl5W  
    >JHQA1mX  
    J3y4 D}  
    !"SuE)WM  
    #@:GLmD%  
    设计和优化过程由两步完成： bE1@RL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 -d *je{c |  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 f,VJfY?#  
     /-Y.A<ieN8  
    8.系统模拟 CD pLV:  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 pwmH(94$0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4||dc}I"E  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 wZb7 7  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 .9!?vz]1  
    h 6juX'V  
     )KKmV6>b  
    ok/{ w  
    9. 初始几何光学设计的结果 {Z1^/F v3  
    Y(R .e7]  
    'a=' (,%  
    vJsx_ i\i  
    wY*tq{7  
    感兴趣的优化函数 HG&rE3@  
    • 效率满足（>95%） +&.wc;mi  
    • 信噪比不满足（<30db） %<h+_(\h  
    • 杂散光不满足（>5% @(any ^QJ  
     -GT&46hX  
    dReJ;x4  
    `:kI@TPI_C  
    wqA7_ -  
    10. 后续IFTA优化后的结果 d[y(u<Vl  
           F1NYpCR  
    2py [P  
    p_qJI@u8  
     A;gU@8m  
    E&>=  
    感兴趣的优化函数 HBcL1wfS  
    • 效率满足（>95%） 1Ts$kdO  
    • 信噪比满足（<30db） />dYkIv  
    • 杂散光满足（<5%） {J]x81}*;  
    wD5fm5r=  
    11.总结 ,m1F<Pdts  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 jn+BH3e  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 W5R /  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9K4Jg]?  
    • 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。  TgvBy  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 2)(ynrCe  
     
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