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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。 NeewV=[%  
    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。 E|VTbE YG  
    j2hp*C'^  
    2．模拟任务 @_#]7  
    4 `}6W>*R  
    fzjtaH?  
    DOE： 5S7ATr(*  
    相位型衍射 j#VR>0oC]\  
    光束整形器 _#<7s`i  
    直径：2mmx2mm soB_j  
    形状：圆形 d&DQ8Gm ^  
    相位级次：16     jq/CXYv  
    BDi+ *8  
    [Z]CBEE  
    3.建模任务：入射光场 O3p<7`K<4  
    kxY9[#:<fB  
    -ozcK  
    高斯准直激光光束的光束参数 ,YrPwdaTB  
    bg*@N  
    • 波长：632.8nm R8j\CiV17  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm m]VOw)mBF  
    drB$q [Ak9  
    o<Rrr,  
     P`n"E8"ab<  
    4.建模任务：期望输出光场 1L _(n  
    OV7SLf  
    C^ ~[b o  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: n=h!V$X   
    sFRQFX0XoY  
    • FWHM-直径：0.5mm @Wzr rCpj  
    • 边缘宽度：50um A^7}:[s20  
    • 效率：>95% vPu {xy  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~=Fp0l)#  
    • 杂散光：<5% ].N%A07  
    #4^D'r>pJ  
     ^F+7@*u  
    4m_CPe  
    5.设计方案 @p9YHLxLjQ  
    o{MmW~/o&  
    KyzdJ^xC"  
    • 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）。 1F[W~@jW  
    • 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）。 aw1 f;&K4  
    ^ Mq8jw(2  
    xcXnd"YYE  
     ek0,@Vg9  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 N6/;p]|  
     fSm|anuKZe  
    f_r4*#&v  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 frbeCBP&)  
    • 用户必须输入所需的信息 [F^j(qTR  
    - 入射场 ;#dzw!+Y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +2^Mz&I@b  
    - 系统参数 BHIC6i%  
    - 制造条件 |\h<!xR  
    22v= A6 =  
     !MD uj  
    S(5&%}QFQ  
    7.设计过程 'X1/tB8*  
    BGL-lJrG  
    sKL"JA T  
    -T.C?Q g  
    7j{63d`2  
    x`zE#sD  
    [hKt4]R  
    设计和优化过程由两步完成： :.F;LF&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 jH]?vpP  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 xayd_RB9  
     oJor ]QYK  
    8.系统模拟 A!ak i}aT~  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 aumM\rY  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  ~&Y%yN^  
    • 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。 9rM6kLD  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "I&,':O+  
    t p3 !6I6  
     9':MD0P/M  
    {s~t>Rp+  
    9. 初始几何光学设计的结果 fTV}IP  
    :pg]0X;  
    };nOG;  
    `:;fc  
    U jB5Xks  
    感兴趣的优化函数 HT=-mwa_]  
    • 效率满足（>95%） 2vX!j!_  
    • 信噪比不满足（<30db） iig@$ i#  
    • 杂散光不满足（>5% fk?(mxx"  
     LP5@ID2G  
    _If:~mIs  
    35fsr=  
    h<IPV'1  
    10. 后续IFTA优化后的结果 E|omC_h  
           @N+6qO}  
    5TVA1  
    [[VB'Rs  
     J+0T8 ?A  
    ttA0* >'  
    感兴趣的优化函数 P)&qy .+E0  
    • 效率满足（>95%）  e6hfgVN  
    • 信噪比满足（<30db） {N 0i 3e s  
    • 杂散光满足（<5%） (eF "[,z  
    j+Q E~L  
    11.总结 Xmaj7*f>p  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ZH8Oidj`  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 xBK is\b  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 gC \^"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。 5Ak6q(\  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 '"o&BmF  
     
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