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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。 = 7/-i  
    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。 yyl#{Nl@t  
    F@W*\3)  
    2．模拟任务 S3 \jcgrS  
    7XAvd-  
    f05d ;  
    DOE： E%pz9gcSx  
    相位型衍射 mV\$q@sII  
    光束整形器 [~%`N*G  
    直径：2mmx2mm ] f 7#N  
    形状：圆形 8e:vWgQpL  
    相位级次：16     5~VosUp e7  
    G?)vWM`j  
    __N.#c/l{  
    3.建模任务：入射光场 QApyP CH  
    |ng%PQq)  
    dk5|@?pe  
    高斯准直激光光束的光束参数 Wr%7~y*K  
    ;)/@Xx  
    • 波长：632.8nm " ~Q*XN2  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8C&x MA^  
    ohZx03  
    >M4"|W U_  
     %$X\"  
    4.建模任务：期望输出光场 iD_T P  
    z1j|E :  
    pM$ @m]  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 2<6j1D^jM  
    (F5ttQPh  
    • FWHM-直径：0.5mm sBW3{uK  
    • 边缘宽度：50um 9YKDguG  
    • 效率：>95% X0i3_RVa  
    • 信噪比（SNR）：>30dB s-D?)  
    • 杂散光：<5% X#J6Umutm  
    1i-[+   
     \+B?}P8N*l  
    *o4%ul\3Y|  
    5.设计方案 h_ ZX/k  
    W<'<'z5  
    &?<AwtNN  
    • 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）。 Mtp%co)f  
    • 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）。 P;U@y" s  
    F=Y S^  
    )x\z@g  
     Bymny>.M  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Q1V2pP+=@  
     -u6#-}S  
    w-rOecwFvu  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 g [L  
    • 用户必须输入所需的信息 r*d Q5 _  
    - 入射场 [m#NfA:h,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） j#igu#MB*  
    - 系统参数 qi\n]I  
    - 制造条件 |5ONFd e"0  
    P|}\/}{`  
     iZTa>@   
    d]7*mzw^j  
    7.设计过程 el*9 Ih  
    BjZ>hhs!*  
    %$9:e J?  
    otnV-7)@  
    `ue?Z%p|  
    ~CFMIQ et  
    1n3$V:00  
    设计和优化过程由两步完成： Xp^$ E6YFy  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [=~!w_  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !R{em48D  
     }su6izx  
    8.系统模拟 9[{sEg=C$e  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 A2_Ls;]  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 I9/KM4&  
    • 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。 -tP.S1D  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 %!wq:~B1  
    $rB!Ex{@ac  
     /Sj_y*x1e  
    B1,?{Ur  
    9. 初始几何光学设计的结果 *`.LA@bHU  
    ;tr)=)q &  
    x!+Z{x   
    Wa, 7P2r  
    pn*d[M|k  
    感兴趣的优化函数 'FxYMSZS$  
    • 效率满足（>95%） yk#rd~2Z0  
    • 信噪比不满足（<30db）  8bGD  
    • 杂散光不满足（>5% S)Mby  
     hg&u0AQ2  
    l#ygb|=x  
    k(9s+0qe  
    >3$uu+p1F  
    10. 后续IFTA优化后的结果 $w`veP  
           P2QRvn6v  
    S5/p=H:  
    H<z30r/-w  
     Gl"wEL*  
    X&,N}9>B  
    感兴趣的优化函数 f~iML5lG  
    • 效率满足（>95%） 2;}xN!8  
    • 信噪比满足（<30db） ZmP1C`>  
    • 杂散光满足（<5%） v C-[#]<  
    <>?^4NC<M  
    11.总结 IY~ {)X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 sgD@}":m  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 sB8p( L  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 n }TTq6B  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 Bd QQ9$@5  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 eA10xpM0  
     
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