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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。 !q8"Q 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。 {Qf/.[  
    JeXA*U#  
    2．模拟任务 ty>9i]Y-  
    \dHdL\f  
    ,Qh9}I7;C  
    DOE： hU~up a<dD  
    相位型衍射 uBUT84i  
    光束整形器 @UK%l :L  
    直径：2mmx2mm W[G5+*i  
    形状：圆形 PiVp(; rtQ  
    相位级次：16     =e"RE/q2  
    x,fX mgE  
    O4g2s8k  
    3.建模任务：入射光场 :5#iVa#<  
    BGrV,h^  
    p6&6^v\  
    高斯准直激光光束的光束参数 bCg)PJuB  
    3-T"[tCe  
    • 波长：632.8nm GTocN1,Z~a  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm qCI0[U@  
    >h9T/J8  
    ($X2SIZh  
     g/W&Ap;qVL  
    4.建模任务：期望输出光场 #GfM!<q<  
    (Rs|"];?Z  
    7csMk5NU'<  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）:  5?34<B  
    %%{f-\-7Ig  
    • FWHM-直径：0.5mm 3>#io^35  
    • 边缘宽度：50um l,k.Jo5  
    • 效率：>95% g?gF*^_0  
    • 信噪比（SNR）：>30dB K9_@[}Ge  
    • 杂散光：<5% w gkY \Q  
    J93@\b  
     EG J/r  
    9zNMv-  
    5.设计方案 YfUo=ku  
    ``,q[|  
    Vif)e4{Pn  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 U1=]iG<%  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 _ YcIG OL  
    M6lNdK  
    zxrbEE Q  
     4CK$W` V  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Jl fIYf~  
     D9r4oRkP*  
    k&pV`.Imi  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 eEX*\1Gg  
    • 用户必须输入所需的信息 IQyw>_~]  
    - 入射场 ;0nL1R]w(  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） o(@^V!}V  
    - 系统参数 +<^c2diX  
    - 制造条件 +-PFISa<r  
    OP98sd&T  
     Y.#:l<  
    Vy+kq_9  
    7.设计过程 Os[50j!4>  
    VX'G\Zz@h|  
    1v'|%B;O  
    ]DK.4\^  
    ^o[(F<q  
    [W8?ww%qT  
    FJIo] p  
    设计和优化过程由两步完成： 7,2#0Z`ge  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 %5Zhq>  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 .tzQ hd>  
     hOr4C4  
    8.系统模拟 BUU ) Sz  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [w}KjV/yi  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8M6Qn7{L  
    • 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。 hEfFMi=a`  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 3 Bn9Ce=  
    QV_Ep8  
     ^dR gYi"(A  
    I7{ Q\C4  
    9. 初始几何光学设计的结果 U>a~V"5,u  
    FK,Jk04on  
    VRvX^w0  
    1V;m8)RF  
    ZnRE:=  
    感兴趣的优化函数 %P`|kPW1  
    • 效率满足（>95%） ~uweBp~O  
    • 信噪比不满足（<30db） Yp6% @c6\  
    • 杂散光不满足（>5% Q_FL8w9D~8  
     (lLCAmK 5?  
    '9 Xw_1B  
    {p7b\=WB-  
    ; d :i  
    10. 后续IFTA优化后的结果 fR,7l9<%Zp  
           l~$Od jf  
    m.>y(TI  
    ez^b{s`  
     ziG]BZ  
    RRJN@|"  
    感兴趣的优化函数 =d1i<iw?-  
    • 效率满足（>95%） ZN-5W|' O  
    • 信噪比满足（<30db） y3NMt6  
    • 杂散光满足（<5%） X{;3gN  
    zHt}`>y&  
    11.总结 L`0}wR?+  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 XFcIBWS  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 E@S5|CM  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :~B'6b  
    • 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。 b`X"yg+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \I~9%QJ>  
     
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