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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。 #Grm-W9E  
    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。 V_kE"W)  
    vX\e* v  
    2．模拟任务 uwka 2aSS  
    2o/`8+eJu  
    +*q@=P,  
    DOE： on\\;V_/Q  
    相位型衍射 2 *$n?  
    光束整形器 5dk,!Cjg  
    直径：2mmx2mm UK,P?_e  
    形状：圆形 EUkNh>U?  
    相位级次：16     C(t/:?(y  
    ~e<<aTwN  
    4#w^PM8}  
    3.建模任务：入射光场 :S12=sFl$  
    di 5_5_$`o  
    CmOb+:4@K  
    高斯准直激光光束的光束参数 <GN?J.B  
    xTMTkVa+B  
    • 波长：632.8nm P$Q&xN<#)  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm w$4Lu"N :  
    UJ[a& b  
    Biwdb  
     ]N_^{k,  
    4.建模任务：期望输出光场 [4 j;FN Fa  
    pS;dvZ  
    +IYSWR  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: MV}]i@ V  
    )|x5#b-lz  
    • FWHM-直径：0.5mm b*KZe[#M1  
    • 边缘宽度：50um aw1J#5j`n  
    • 效率：>95% : 4WbDeR  
    • 信噪比（SNR）：>30dB G m! ]   
    • 杂散光：<5% ltR^IiA}  
    h :R)KM  
     1\0@?6`^  
    E,@UM$alP  
    5.设计方案 (xed(uFEK  
    H)Ge#=;ckQ  
    :\_MA^<  
    • 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）。 6,1|y%(f  
    • 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）。 m 9@n  
    59J9V3na  
    m=B0!Z1xx  
     V&H8-,7z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /g''-yT7#  
     ~*[4DQ[\  
    ^;Q pE  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 oFR'GUQC  
    • 用户必须输入所需的信息 {2r7:nvR  
    - 入射场 jqWvLBU!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） /H@")je  
    - 系统参数 o q)"1  
    - 制造条件 A> A'dQ69  
    Q0\5j<'e  
     QL18MbfqP  
    >:&p(eu)L0  
    7.设计过程 1C=P#MU`  
    {+9\o ~  
    MPN=K|*  
    Y26l,XIV  
    4 GW[GT  
    z,YUguc|  
    ,D,f9  
    设计和优化过程由两步完成： ilpZ/Rs  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )%w8>1 }c  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Z8 %\v(L  
     MWh+h7k'  
    8.系统模拟 %5?-g[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 fcXk]W  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ':)j@O3-  
    • 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。 ^l&4UnLlc  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 [(EH  
    w]o5L  
     t`t:qko  
    \ZWmef  
    9. 初始几何光学设计的结果 s FYJQ90it  
    }IkEyJsk  
    {0WID D  
    F6]!?@  
    .0W4Dp  
    感兴趣的优化函数 SliQwm5  
    • 效率满足（>95%） 0lr4d Y  
    • 信噪比不满足（<30db） R${4Q1  
    • 杂散光不满足（>5% JO{- P  
     K |} ]<  
    =M{CZm  
    ` +BaDns  
    yi-"hT`  
    10. 后续IFTA优化后的结果 rRrW   
           {&u7kWD|  
    Qwo9>ClC  
    8kM0  
     lWw!+[<:q1  
    exEld  
    感兴趣的优化函数 V3~a!k  
    • 效率满足（>95%） Y1aF._Z  
    • 信噪比满足（<30db） $o$Ev@mi  
    • 杂散光满足（<5%） JKi@Kw  
    :F w"u4WI  
    11.总结 ) a\DS yr  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ) wo2GF  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !^bB/e  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]op^dW1;0_  
    • 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。 ],}afa!A  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 C\^<v&  
     
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