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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。 3=]/+{B  
    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。 2;]tItd1  
    r;f\^hVy  
    2．模拟任务 kk126?V]_  
    IF>v -Z  
    ;\"Nekd|  
    DOE： fx 08>r   
    相位型衍射 I-.? qcy~  
    光束整形器 b c .Vy  
    直径：2mmx2mm iP7KM*ks  
    形状：圆形 ^ &KH|qRrO  
    相位级次：16     ~i^,Z&X:  
    mp3Dc  
    5YZ\@<|rH  
    3.建模任务：入射光场 3s BWtz  
    ;$a|4_U$m  
    m";8 nm  
    高斯准直激光光束的光束参数 nb5%a   
    O'S xTwO  
    • 波长：632.8nm Ahd{f!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;Xidv9c  
    HH!SqkwT  
    5NSXSR9c  
     P)TeF1~T  
    4.建模任务：期望输出光场 5}N O~Xd<  
    7.5\LTM>9e  
    YVHDk7s  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: YVY(uq)d  
    #l2WRw_t  
    • FWHM-直径：0.5mm .hvn/5s  
    • 边缘宽度：50um _}Gs9sHr0K  
    • 效率：>95% YS"76FJ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :?%_JM5U  
    • 杂散光：<5% %4To@#c  
    RmN\;G?}  
     Q6Zh%\+h(  
    hYCyc -W  
    5.设计方案 G`!;RX  
    XeBSHvO_  
    \No22Je6d  
    • 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）。 J! eVw\6  
    • 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）。 WY~}sE  
    6a`_i  
    a-TsD}'X  
     4d'tK^X  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 S4~;bsSx  
     (Gxv?\  
    ,v1-y ?kB  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 dR /UXzrc  
    • 用户必须输入所需的信息 0H.B>: pv  
    - 入射场 H+2J.&Ch  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） TA Yt:  
    - 系统参数 &9] [ ~$  
    - 制造条件 *DoEDw  
    oB Bdk@  
     a( {`<F  
    cfe[6N  
    7.设计过程 qXW2a'~  
    >|I3h5\M  
    zsRN\U  
    `TsfscN  
    vDOeBw=  
    dl$l5z\  
    <u($!ATb  
    设计和优化过程由两步完成： .y[K =p3  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 z06pX$Q.<  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :* /``  
     :U[_V4? 7  
    8.系统模拟 yZ)ScB^  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 RBgkC+2  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 01q7n`o#zf  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 J2[QHr&tn  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +[ }]a3)  
    .y2<2eW  
     >qUO_>  
    '}YXpB  
    9. 初始几何光学设计的结果 >a-+7{};  
    m<f{7]fi5  
    }EIwkz8  
    ];2eIe  
    Q#r 0DWo\  
    感兴趣的优化函数 SCH![Amq  
    • 效率满足（>95%） Tk2kis(n  
    • 信噪比不满足（<30db） jh0$:6 `C  
    • 杂散光不满足（>5% x)yf!Dv5$  
     mVL,J=2  
    #"yf^*wX  
    n*6s]iG V  
    v!U#C[a^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 aQmL=9  
           DVcu*UVw  
    /#se>4]  
    (MIw$)#^  
     S'JeA>L  
    XP^6*}H.*  
    感兴趣的优化函数 "=n8PNV/ c  
    • 效率满足（>95%） 9f6TFdUi"y  
    • 信噪比满足（<30db） k"7eHSy,  
    • 杂散光满足（<5%） jr l6):x  
    ?(<AT]hV:  
    11.总结 # |I@`#O  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 q5W'P>  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 S7q &|nI  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2,;t%GB  
    • 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。 fBOPd =  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 rpT<cCem1  
     
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