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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。 !14v Ovj4{  
    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:zg3q*  
    R >[G6LOG  
    2．模拟任务 J<cY'?D  
    ?LvxEQ-g  
    8j ky-r  
    DOE： Y{4nBu  
    相位型衍射 6k37RpgH  
    光束整形器 eVbT<9k  
    直径：2mmx2mm e<u~v0rDl  
    形状：圆形 ldaT: er9  
    相位级次：16     G)3r[C^[k  
    gd]k3XN$f  
    #xq|/JWs  
    3.建模任务：入射光场 uD4W@*PYr  
     ? EhIK  
    56Lt "Z F  
    高斯准直激光光束的光束参数 bSTTr<W  
    ZU 7u>  
    • 波长：632.8nm U:aaa  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %~Wr/TOt+  
    X4bZ4U*  
    1:I _ ;O_  
     '?mky,:HT  
    4.建模任务：期望输出光场 [F27i#'I]  
    $D*Yhv!/  
    Ivq|-LDNc  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: CSFE[F63  
    /)Weg1b  
    • FWHM-直径：0.5mm |Yi_|']#  
    • 边缘宽度：50um #Y'ub 5s  
    • 效率：>95% a7z% )i;Z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ]6WP;.[  
    • 杂散光：<5% |A)a ='Ap  
    ch/DBu  
     %L  nG^L  
    kh"APxQ79  
    5.设计方案 Sjmq\A88dc  
    xUB{{8B:L  
    \Dx)P[Ur  
    • 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）。 llpgi,-=  
    • 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）。 .7Itbp6=R  
    G/_8xmsU  
    "(;t`,F  
     P`n"E8"ab<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1L _(n  
     OV7SLf  
    C^ ~[b o  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #4& <d.aw'  
    • 用户必须输入所需的信息 sFRQFX0XoY  
    - 入射场 @Wzr rCpj  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A^7}:[s20  
    - 系统参数 vPu {xy  
    - 制造条件 ~=Fp0l)#  
    ].N%A07  
     #4^D'r>pJ  
    ^F+7@*u  
    7.设计过程 4m_CPe  
    @p9YHLxLjQ  
    04!akPP<  
    fj y2\J!  
    `n%8y I%  
    8ao>]5Rs3  
    {MmK:C  
    设计和优化过程由两步完成： SKSI\]Cc  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 E vD g{M}  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +?C7(-U>  
     2D{`AJ  
    8.系统模拟 TI637yqCU  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ^cI RP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 SMHQh.O?5  
    • 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。 ]nx5E_j2  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9Ui|8e~=  
    RV6|sN[x>  
     t",b.vki\z  
    y6Ea_v  
    9. 初始几何光学设计的结果 -Rr Qv(  
    udX!R^8jE  
    :>, m$XO  
    M}!E :bv'  
    >L88`  
    感兴趣的优化函数 `g,i `<  
    • 效率满足（>95%） e\H1IR3  
    • 信噪比不满足（<30db） bqm%@*fZo  
    • 杂散光不满足（>5% G\H|\i  
     Jnq}SUev  
    Ku]<$uo  
    kBJx`tjtp  
    h Ap(1h#m  
    10. 后续IFTA优化后的结果 j{H,{x  
           .Gnzu"lod  
    kntn9G  
    ey) 8q.5  
     43o!Vr/ S  
    9 IY1"j0O  
    感兴趣的优化函数 n~v*  
    • 效率满足（>95%） G:!'hadw  
    • 信噪比满足（<30db） ;Qdw$NuW  
    • 杂散光满足（<5%） +dF/$+t  
    q `^5<  
    11.总结 {{e+t8J??  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 MDOP2y`2i  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 '&Tq/;Ml  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "A3V(~%!  
    • 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。 bRK[u\,  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 APL #-`XC  
     
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