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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。 K@lZuQ.1  
    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。 t_1a.Jv  
    Z3E957}  
    2．模拟任务 490gW?u  
    4G;FpWQm  
    Htn'(Q  
    DOE： NQzpgf|h  
    相位型衍射 uKF?UXc  
    光束整形器 ,Oojh;P_  
    直径：2mmx2mm X6s6fu;  
    形状：圆形 'j>+eA>  
    相位级次：16     u*u>F@C8  
    `WvNN>R  
    5`CPaJT$  
    3.建模任务：入射光场 !<\"XxK+l  
    X^mv sY  
    (CKx s I@  
    高斯准直激光光束的光束参数 /HR9(j6  
    1(6B|w5+  
    • 波长：632.8nm ;4<CnC**  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm gAt[kW< n  
    /rp.H'hC  
    uJVu:E.#1  
     w5uOi}T\  
    4.建模任务：期望输出光场 yyZ}qnbx]  
    OU+oS,  
    +tFm DDx=  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: UBoN}iR  
    9An_zrJ%i  
    • FWHM-直径：0.5mm WS6pm6@A*!  
    • 边缘宽度：50um  qGG  
    • 效率：>95% *xB9~:  
    • 信噪比（SNR）：>30dB MK"PCE5^i6  
    • 杂散光：<5% P~n I6/r1  
    - Z?rx5V;t  
     X51pRP $R  
    (5[|h  
    5.设计方案 ])paU8u  
    Hm2}xnY  
    Rz% Px:M  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 {?*3Ou  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 oL0Q%_9hW  
    jG=*\lK6  
    pjr,X+6o  
     UEmNT9V  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 mlCw(i,  
     ^L}fj$  
    et]- ;(M  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 hl}@ha4'  
    • 用户必须输入所需的信息 >Ya+#j~CZ  
    - 入射场 hY=#_r8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） -DDH)VO  
    - 系统参数 {'dpRq{c|  
    - 制造条件 NyU~8?bp  
    /zZ$<mVG  
     CpHF3o`Z6  
    \M^L'Mkj  
    7.设计过程 B6r~4=w_  
    ^SnGcr|a'  
    :Bc)1^ I  
    zp[Uh]-dMK  
    xEtzqP<]  
    \IY)2C<e  
    l +RT>jAmK  
    设计和优化过程由两步完成： (!kOM% 3{  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 5`,qKJ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Y%!3/3T  
     D*3\4=6x  
    8.系统模拟 i/QE)"B"q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]5IG00`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 D%k%kg0,  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 kSGFLP1FN  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )M(;:#le  
    lot7SXvK  
     SPKGbp&  
    ?H8w/{J   
    9. 初始几何光学设计的结果 cy|]}n85  
     e#0C  
    tWL3F?wd  
    HHu|X`tc  
    vgRjd1k.\y  
    感兴趣的优化函数 M B|+F  
    • 效率满足（>95%） j|3p.Cy  
    • 信噪比不满足（<30db） fis**f0  
    • 杂散光不满足（>5% kzPHPERA]  
     JmB7tRM8  
    n%PHHu  
    /CX_@%m}e=  
    1iBOf8  
    10. 后续IFTA优化后的结果 7z!|sPW](b  
           y7aBF13Kl  
    vU&I,:72 H  
    =YlsJ={h  
     M@@l>"g@  
    xVHZZ?e  
    感兴趣的优化函数 to~Ap=E  
    • 效率满足（>95%） '5zolp%St  
    • 信噪比满足（<30db） 7 J$  
    • 杂散光满足（<5%） d dB}mk6  
    F VBuCi?W  
    11.总结 UZsL0  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 SSO F\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 $%!'c# F  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 O#}T.5t  
    • 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。 (+}H ih  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 dc UaZfON  
     
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