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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。 -;j ' =?  
    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。 @w73U; 9\  
    cA{7*=G?  
    2．模拟任务 a}[ 1*_G  
    N'~l,{  
    90UZ\{">  
    DOE： bz|-x"qk  
    相位型衍射 k%%0"+y#a  
    光束整形器 -d_7 q  
    直径：2mmx2mm mY&(&'2T"  
    形状：圆形 CJe~>4BT  
    相位级次：16     9z kRwrQ  
    &%r<_1  
    XB;C~:  
    3.建模任务：入射光场 !pxOhO.V  
    AI#.G7'O  
    E~`l/ W  
    高斯准直激光光束的光束参数 {8T/;K@  
    "-R19SpJKh  
    • 波长：632.8nm [^0 S#,L  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm K(}g!iT)~  
    bDjm:G  
    9y?)Ga  
     ,f}u|D 3@  
    4.建模任务：期望输出光场 ,*CPG$L  
    >!W H%J  
    OQiyAyX  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ):7mK03J  
    x&*2R#Ai  
    • FWHM-直径：0.5mm x};sti R  
    • 边缘宽度：50um h?P- :E  
    • 效率：>95% W]I+Rlv)U  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ndHUQ$/(  
    • 杂散光：<5% {'z(  
    q!AcM d\  
     JS^!XB' !  
    OBL2W\{  
    5.设计方案 HpIW H*  
    ~_a$5Y  
    MJ<jF(_=  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 c]68$;Z7  
    • 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）。 X=jHH=</  
    T&^b~T(y  
    WB5M ![  
     #oJ%i+V  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 R?HuDxHk  
     S!h=HE  
    tL]T_]z  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 SAhk`_  
    • 用户必须输入所需的信息 :gTtWJ04]  
    - 入射场 -+y3~^EYm,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Vp1Ff  
    - 系统参数 Ud)2Mq1#M  
    - 制造条件 c7A]\1 ~  
    6cX Z3;a  
     z[WdJN{  
    )6{,y{5!  
    7.设计过程 /" @cv{  
    h^'+y1  
    T 3 <2ds  
    eFC~&L;  
    ,"5][RsOn  
    <=]:ED $V@  
    uZa)N-=b2  
    设计和优化过程由两步完成： La$?/\Dv)  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ,:8 oVq>?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ;]>a7o  
     oZ>2Tt%  
    8.系统模拟 B/I1<%Yk  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 rPK1#  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ` 5SQ4  
    • 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。 \G2PK&)F  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 {_ {zs!r  
    yH0vESgv  
     :{%~L4$HI  
    R|[gEavFl  
    9. 初始几何光学设计的结果 $Y[C A.F  
    ")9jt^  
    Z@0IvI  
    $:D\yZ,  
    byPqPSY  
    感兴趣的优化函数 K{0 gkORF  
    • 效率满足（>95%） Rbcu5.6  
    • 信噪比不满足（<30db） |%uy{  
    • 杂散光不满足（>5% >cH}sNHy  
     )!Zm*(  
    =g$%jM>35  
    ?@QcKQ@  
    D~)bAPAD  
    10. 后续IFTA优化后的结果 P98g2ak  
           A'n{K#  
    IU\h,Ug  
    ~0rvrDDg  
     MH=Ld=i  
     {?Cm  
    感兴趣的优化函数 *2 ~"%"C  
    • 效率满足（>95%） 5C-XQS1  
    • 信噪比满足（<30db） $V;0z~&!'  
    • 杂散光满足（<5%） )H+p6<  
    V`}u:t7r  
    11.总结 =m 6<H  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Zou;o9Ww  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 i4m P*RwC  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /|@~:5R5H  
    • 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。 ]xPy-j6C  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 DJ`xCs!R  
     
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