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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。 znJhP}(  
    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。 7!,YNy%  
     T9)nQ[  
    2．模拟任务 fkSO( C)  
    XC 7?VE  
    b`yZ|j'ikd  
    DOE： ]<(]u#g_d  
    相位型衍射 ?Xdak|?i  
    光束整形器 BqDKT  
    直径：2mmx2mm 9a\nszwa  
    形状：圆形 Xs&TJ8a  
    相位级次：16     MV_Srz  
    :j|IP)-f  
    ES~^M840f  
    3.建模任务：入射光场 73{'k K  
    ^ -FX  
    5D M"0  
    高斯准直激光光束的光束参数 T=hho Gn  
    7Dnp'*H  
    • 波长：632.8nm 0;S,tJg  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm J q{7R  
    1im^17 X  
    o"wXIHUmV  
     WN(ymcdYB  
    4.建模任务：期望输出光场 y;mj^/SxK  
    f\'{3I29  
    izh<I0  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: DG4 d"Jy  
    e%8|<g+n6  
    • FWHM-直径：0.5mm M"%Q&o/I  
    • 边缘宽度：50um Y(cN}44  
    • 效率：>95% ^c~)/F/cF  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &//wSlL3  
    • 杂散光：<5% k = ?h~n0M  
    E?(xb B  
     dKl^jsd  
    ZmOfEg|h\  
    5.设计方案 tXJU vish  
    1c JF/"v  
    I^o!n5VM  
    • 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）。 U hIDRR  
    • 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）。 Fnk_\d6Ma  
    n|GaV  
    hOhS)  
     .0R v(Y  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 GGhM;%H_99  
     XeBP`\>Ve  
    OL_{_K(w  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $}")1|U,X  
    • 用户必须输入所需的信息 lL]y~u  
    - 入射场 T~h5B(J;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） GUslPnG  
    - 系统参数 }|%eCVB  
    - 制造条件 (KvROV);  
    [{C )LDN  
     &3J@BMYp  
    =] 3tUD  
    7.设计过程 r>bJ%M}  
    29XL$v],  
    s1?[7yC  
    v]B L[/4  
    ie-vqLc  
    lO2[JP  
    5U_H>oD  
    设计和优化过程由两步完成： Scv#zuv_  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 LJoGpr 8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 u&wiGwF[  
     Zo>]rKeV  
    8.系统模拟 pLv$\ MiZ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 p&VU0[LIC0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 AyMd: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。 QRLt9L  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9'hv%A:\3  
    bI|2@H V2  
     1~ $);US  
    #97h6m?  
    9. 初始几何光学设计的结果 u4Em%:Xj  
    u^029sH6j  
    B c2p(z4  
    _HhbIU  
    uYrfm:4S  
    感兴趣的优化函数 M:5b4$Qh<  
    • 效率满足（>95%） ? `J[[",  
    • 信噪比不满足（<30db） $['Bv  
    • 杂散光不满足（>5% Z4IgBn(Z_}  
     }^B6yWUN  
    OT&k.!=  
    F:mq'<Q  
    Rb3V^;i  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ExRe:^yU\  
           k%^lF?_0I  
    dK>7fy;mv  
    @?"h !fyu  
     r1fGJv1!o  
    %u;~kP|S%  
    感兴趣的优化函数 ,]T2$?|  
    • 效率满足（>95%） s=42uKz  
    • 信噪比满足（<30db） Mfv1Os:ST  
    • 杂散光满足（<5%） s=[h?kB  
    z5TuGY b<  
    11.总结 <oz!H[!  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 =N 5z@;!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 o6//IOZ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ao/ jt<  
    • 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。 Qyy.IPTP  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Li Kxq=K  
     
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