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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。 vv% o+r-t  
    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!j: 2dT"  
    ?ot7_vl  
    2．模拟任务 ,q|;`?R;  
    AYnk.H-v  
    h~R= ?%H[  
    DOE： N=[# "4I  
    相位型衍射 {i09e1  
    光束整形器 *[SOz)  
    直径：2mmx2mm k9Xv@v  
    形状：圆形 ?@uyqi~:U  
    相位级次：16     `C+>PCO  
    i SD?y#  
    Y)oF;ko:  
    3.建模任务：入射光场 "0ZBPp1q  
    (o5^@aDr  
     ^D.u   
    高斯准直激光光束的光束参数 u{+z?N  
    q{:]D(   
    • 波长：632.8nm (m3 <)  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm P^Tk4_,0  
    f%2>pQTq@)  
    td"D&1eQ@  
     -m"9v%>Y  
    4.建模任务：期望输出光场 TyG;BF|rwk  
    c>}f y  
    H0P:t(<Gt  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: aViZKps`m  
    Un.u{$po  
    • FWHM-直径：0.5mm ]8;2Oh   
    • 边缘宽度：50um )GC9%mF;  
    • 效率：>95% V9%!B3Sb  
    • 信噪比（SNR）：>30dB {/E_l  
    • 杂散光：<5% io1hUZ  
    #i1z&b#@  
     zZ*\v  
    X]T&kdQ6q  
    5.设计方案 N" =$S|Gs  
    r]<?,xx [  
    ]XS[\qo  
    • 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）。 2C59fXfd  
    • 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）。 !x@3U^${  
    L$ki>._i\  
    =)Z~ w`  
     '] $mt  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 pX LXkF?  
     ZK p9k6  
    #x|IEjoa  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 l =Is-N`  
    • 用户必须输入所需的信息 C >gC 99  
    - 入射场 ucwUeRw,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） (ibj~g?U,  
    - 系统参数 4;D>s8dgG  
    - 制造条件  Bl1^\[#  
    qvN`46c  
     y|Vwy4tK9  
    jM'(Qa  
    7.设计过程 )r|Pm-:A{  
    nSR<(-j!  
    iR39lOr  
    UJ^MS4;I3  
    )~LqBh  
    L+N;mI8  
    *\"+/   
    设计和优化过程由两步完成： N`xXH  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 U6K!FOND  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /4wPMAlb  
     d: {#Dk#  
    8.系统模拟 W'3~vQF  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 $_orxu0W  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 WN6%%*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。 bb}$7v`G  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 gH<A.5 xy  
    `Dp_c&9]  
     2}xvM"k=k  
    yD:}&!\}  
    9. 初始几何光学设计的结果 [Zj6v a  
    *h)|K s  
    0Ma3  
    ,%4~ulKMn  
    :vo#(  
    感兴趣的优化函数 hreG5g9{  
    • 效率满足（>95%）  Ds@nuQ  
    • 信噪比不满足（<30db） M'>8P6O  
    • 杂散光不满足（>5% _<m yM2z  
     a"bael  
    >4iVVs  
    aYrbB#  
    W~Ae&gcn#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ipH'}~=ID  
           ;tG@ 6  
    S<Od`I  
    i/{`rv*K[  
     ("txj[v-/  
    G/y;o3/[Z  
    感兴趣的优化函数 u.9syr  
    • 效率满足（>95%） Qf.]Mw?Bm  
    • 信噪比满足（<30db） :{'%I#k2  
    • 杂散光满足（<5%） ;JV(!8[  
    c#<p44>U  
    11.总结 .g8db d  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _]6n]koD,  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8/BWe ;4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 C<yjGt VD  
    • 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。 `w K6B5>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 zya2 O?s  
     
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