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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。 xF/u('A  
    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。 G\X}gqe(OJ  
    4qsP/`8  
    2．模拟任务 >8v4fk IK  
    UrMEL; @g  
    3xhGmD\SKO  
    DOE： jTeHI|b  
    相位型衍射 O`M 6 =\  
    光束整形器 rEoMj)~\4&  
    直径：2mmx2mm H.Q648A"PF  
    形状：圆形 efT@A}sV  
    相位级次：16     y7X2|$9z-  
    R^hlfKnt  
    QWncKE,O$  
    3.建模任务：入射光场 ^\(<s  
    {^z>uRZ3  
    H Q_IQ+  
    高斯准直激光光束的光束参数 s"'ns  
    uht>@ WSg|  
    • 波长：632.8nm "mtEjK5  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hI$IBf>  
    nT:F{2 M;  
    85}S8\_u  
     ^oLMgz  
    4.建模任务：期望输出光场 "hbCP4  
    'PS_|zI  
    59@PY!c>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: D;Bij=  
    J4woZ{d  
    • FWHM-直径：0.5mm r.JM!x8  
    • 边缘宽度：50um w$evAPuz^  
    • 效率：>95% O30eq 7(  
    • 信噪比（SNR）：>30dB )w_hbU_Pb&  
    • 杂散光：<5% ~VKuRli|m  
    |uIgZ|7[  
     YXlaE=9bn  
    L!c.1Rf_  
    5.设计方案 W6A-/;S\  
    Gf->N `N  
    CZzgPId%x  
    • 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）。 sJ>JHv  
    • 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）。 .3 S9=d?  
    ^&z3zFTp  
    v[b|J7k  
     j9 d^8)O,  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 PiVp(; rtQ  
     =e"RE/q2  
    x,fX mgE  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 tJa*(%Z?f  
    • 用户必须输入所需的信息 )4;$;a1  
    - 入射场 $fhR1A  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） u$Wv*;TT%  
    - 系统参数 dsG:DS`q  
    - 制造条件 +Y_]<  
    uE ^uP@d  
     +=Y$v2BZA3  
    f{w[H S,z  
    7.设计过程 3n)\D<f]#  
    #PGpB5vnaA  
    ?~9o2[  
    AT -  
    Fp(-&,L0fc  
    rNl%I@G  
    ,ieew`  
    设计和优化过程由两步完成： TNF+yj-|X:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (v0i]1ly[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 y;VmA#k`  
     w?JM;'<AYQ  
    8.系统模拟 y6P-:f/&*  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 WxJV zHtR  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 U}<'[o V  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 KP xf  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 QD;:!$Du  
    Rebo.6rG  
     v m.%)F#@  
    Z5 Tu*u=  
    9. 初始几何光学设计的结果 bcUa'ZfN<  
    fD#!0^  
    ,aU8. J_U  
     bE%*ZB  
    'p&q}IO  
    感兴趣的优化函数 `OHdo$Y9  
    • 效率满足（>95%） :+v4,=fHy  
    • 信噪比不满足（<30db） :OD-L)Or  
    • 杂散光不满足（>5% =kBWY9 :$,  
     b" kL)DL1L  
    2!nz>K  
    =GL^tAUJ  
    n*m"yp  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ^TqR0a-*  
           0O|l7mCr%I  
    4<S=KFT_  
    |HQFqa <  
     bI:cYn1  
    | W<jN  
    感兴趣的优化函数 yUX<W'-Hev  
    • 效率满足（>95%） K}!YXy h  
    • 信噪比满足（<30db） PX5U)  
    • 杂散光满足（<5%） xP5Z -eL  
    FJIo] p  
    11.总结 wT&P].5n  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 RX ,c4;  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 nq*D91Q  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 qj*77  
    • 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。 >$_@p(w  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Vb/XT{T;b  
     
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