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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。 75v7w  
    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。 Fnqj^5  
    |D*a"*1+A  
    2．模拟任务 "w 7{,HP  
    -S\gDB bb  
    }%75 Wety  
    DOE： \ -n&z;`  
    相位型衍射 ?+)>JvWDz  
    光束整形器 ^VI\:<\{  
    直径：2mmx2mm /(oxK>*F  
    形状：圆形 %f)%FN . S  
    相位级次：16     GJs{t1 E  
    osM[Xv  
    h`i*~${yg  
    3.建模任务：入射光场 M r-l  
    af@R\"N9c  
    d+45Y,|  
    高斯准直激光光束的光束参数 SI`ems{1>c  
    +MR]h [  
    • 波长：632.8nm c T21  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm pk8`suZ  
    [n]C  
    &s#OiF8  
     dzk1!yy  
    4.建模任务：期望输出光场 h ?_@nQ!  
    QXI#gA  =  
    ,_K y'B  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: w`GjQIA  
    :3N6Ej  
    • FWHM-直径：0.5mm _ <Ip0?N  
    • 边缘宽度：50um _|r/* (hh  
    • 效率：>95% ajCe&+  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /'4]"%i%3  
    • 杂散光：<5% Prc (  
    ~%eZQgqA*  
     &>n:7  
    5X PoQ^  
    5.设计方案 \J(kevX  
    8\F|{vt#  
    h[bC#(  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 g-pEt#  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 }wB!Bx2  
    '2qbIYanh  
    r}:D g fn  
     ! FVD_8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /&H l62Ak  
     I)\{?LdHR  
    ,\ -4X  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 '/s/o]'sUd  
    • 用户必须输入所需的信息 C>Q|"Vf2  
    - 入射场 6W< Ig;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rR4?*90vjj  
    - 系统参数 c!kzwc(  
    - 制造条件 SJ}PV:x  
    y*Gq VA[  
     ba tXj]:  
    xyP 0haE  
    7.设计过程 u+9)B 6O1  
    *:% I|5  
    >]HvXEdNZ|  
    e= XC$Jv  
    e6>[ZC  
    '=H3Y_{oO  
    G?^w <  
    设计和优化过程由两步完成： @X2zIFm  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9!PM1<p  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ujn7DBE"  
     3!h3flE  
    8.系统模拟 de9e7.(2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [s[!PlazX  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 cj4o[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。 HqI[]T@  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 V`0Y p  
    :j#zn~7  
     _} j6Pw'  
    </B:Zjn  
    9. 初始几何光学设计的结果 5s%FHa  
    ac,<+y7A  
    o4^#W;%w  
    .zy2_3:  
    cpPS8V  
    感兴趣的优化函数 b)>l7nOc  
    • 效率满足（>95%） (S?qxW?  
    • 信噪比不满足（<30db） sHPlNwyy  
    • 杂散光不满足（>5% )+"(7U<  
     #sv:)p  
    1wE`kbC<  
    mqBX1D`e2  
    XM3~]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 @7t*X-P.;-  
           qP+%ui5xR  
    ]vuxeu[cu,  
    z<s ~`  
     #4AqWyp#f  
    *CVI@:Q9  
    感兴趣的优化函数 _QtW)\)5 \  
    • 效率满足（>95%） ,D.@6 bJW  
    • 信噪比满足（<30db） l xP!WP  
    • 杂散光满足（<5%） bv``PSb3  
    - v=ndJ.  
    11.总结 )"Wy/P  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 mp0s>R  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 QbYNL9%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 FC4hvO(/m  
    • 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。 dCWq~[[  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &!*p>Ns)e  
     
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