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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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    光券
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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。 FD&"k=p+X  
    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。 Y!8Ik(/~i  
    _;Q1P gT  
    2．模拟任务 +s}"&IV%  
    Q9`}dYf.  
    8p?Fql}F [  
    DOE： ~9OART='  
    相位型衍射 `nxm<~-\  
    光束整形器 KKz{a{ePY%  
    直径：2mmx2mm jo.Sg:7&  
    形状：圆形 U2DE"  
    相位级次：16     CCp8,  
    J8T?=%?=  
    c:/ H}2/C  
    3.建模任务：入射光场 Wq+6`o  
    m{/?6h 1  
    <3wfY #;><  
    高斯准直激光光束的光束参数 RE72%w(oM  
    n6PXPc  
    • 波长：632.8nm ;BsPms@U  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm c({V[eGY  
    tntQO!pM  
    5/:BtlFx  
     wgK:^D P  
    4.建模任务：期望输出光场 O43emL3  
    '\ $2+*  
    qjsS2,wM  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *20$u% z2  
    &ggS!y'n  
    • FWHM-直径：0.5mm 6iiH+Nc  
    • 边缘宽度：50um ,~@Nhd~k  
    • 效率：>95% .kl _F7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 6n{`t/  
    • 杂散光：<5% T9@W,0#  
    ?I6us X9$  
     )F\tU  
    HMQi:s7%  
    5.设计方案 m'))prl  
    M(l>^N8W8  
    f\W1u#;u)  
    • 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）。 0]C~CvO  
    • 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）。 pq 4/>WzE  
     Pa .D+  
    vjy59m  
     +ht -Bl  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 wzr3 y}fCe  
     jt?937{  
    s3+^q  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 k^ CFu  
    • 用户必须输入所需的信息 6!|-,t><  
    - 入射场 b<|l* \  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） SjT8 eH #  
    - 系统参数 &{): x  
    - 制造条件 -lKk.Y.}r  
    tpJe1J<  
     !TJCQ[Aa }  
    - J9K  
    7.设计过程 PVGvjc  
    sx;7  
    ,O[HX?>  
    vJ__jO"Sq  
    R<}n?f\#JZ  
    ;(cq aB  
    @`&kn;7T  
    设计和优化过程由两步完成： 'eNcQJh  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 A4lh`n5%  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 O1+2Z\F  
     q[l!kC+Eh  
    8.系统模拟 Q+ r4  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 H"_ZqEg  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 VTOZ #*f  
    • 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。 <IWO:7*#  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ;++CMTza]  
    xXpeo_y'  
     N? r{Y$x  
    %#!`>S)O  
    9. 初始几何光学设计的结果 G j6(ycaS  
    Yx4TUA$c'  
    wAC*D=Qj  
    KZFnp=i  
    <!ewb=[_$  
    感兴趣的优化函数 P4x Q:$2!  
    • 效率满足（>95%） Nf.6:=  
    • 信噪比不满足（<30db） 2R:I23[#B  
    • 杂散光不满足（>5% PNwXZ/N%  
     /%w9F  
    v7?sXW  
    KkVFY+/)  
    g4(vgWOW`  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \ W3\P=  
           >syQDB  
    Q;]g9T[)  
    ^oNk}:>  
     6%/@b`vZ  
    kPt9(E]  
    感兴趣的优化函数 s68&AB   
    • 效率满足（>95%） \`:X37n)0q  
    • 信噪比满足（<30db） ~NYy@l   
    • 杂散光满足（<5%） *#O8 ^3D_c  
     >'>onAIL  
    11.总结 7X \azL  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 qDR`)hle  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~f/nq/8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 >j [> 0D  
    • 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。 }pP<+U  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 m&EJ @,H  
     
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