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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。 06q(aI^Ch@  
    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。 TS2ZF{m  
    <r#eL39I  
    2．模拟任务 $5D,sEC@  
    j>-gO,v, y  
    !8NC# s  
    DOE： l vMlL5t  
    相位型衍射 ^. dsW0"0  
    光束整形器 #9-P%%kQ  
    直径：2mmx2mm /='. 4 v  
    形状：圆形 VXIP0p@  
    相位级次：16     .qMOGbd?  
    m< _S_c  
    VCXJwVb  
    3.建模任务：入射光场 ?qCK7 $ j  
    )M6w5g  
    <:SZAAoIV  
    高斯准直激光光束的光束参数 'Vyt4^$%  
    Tq]Sn]CSP  
    • 波长：632.8nm wr[,  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^6_e=jIN  
    KMI_zhyB  
    ^*P%=>zO  
     Ty vtmx M  
    4.建模任务：期望输出光场 `c<;DhNO  
    ='`/BY(m[  
    )+:EJH~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;\f gF@  
    e,t(q(L  
    • FWHM-直径：0.5mm h }B% /U  
    • 边缘宽度：50um S H!  
    • 效率：>95% 0g0i4IV  
    • 信噪比（SNR）：>30dB c-B cA  
    • 杂散光：<5% .zi_[  
    "?V0$-DR  
     &YF^j2  
    "rx-_uK*  
    5.设计方案 mV3cp rRqv  
    /Mvf8v  
    eEuvl`&  
    • 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）。 "wNJ  
    • 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）。 Zl^\Q=*s  
    7S}_F^  
    $<}$DH_Y  
     P-?0zF/T$  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 wne,e's}   
     `aciXlqIF  
    0yD9SJn  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .yz}ROmN^  
    • 用户必须输入所需的信息 s.$3j$vT 8  
    - 入射场 U|jSa,}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） nAv#?1cjz  
    - 系统参数 |?,A]|j  
    - 制造条件 'uBu6G  
    'Gj3:-xqL  
     ]s<[D$ <,  
    -XB/lnG  
    7.设计过程 EV]1ml k$  
    fD[*_^;h)  
    F1*>y  
    b,7k)ND1F  
    ,o86}6Ag  
    MTuV^0%jD  
    rC5 p-B%  
    设计和优化过程由两步完成： G<65H+)M\  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 rNXQf'*I  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 geru=7  
     >g1~CEMN#  
    8.系统模拟 ^aItoJq  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 p`olCp'  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 u^^[Q2LDU}  
    • 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。 9ijfRqI=x  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 glO^yZs  
    (KjoSN( K  
     \ 2M_\Q`NY  
    V5+=e^pa2  
    9. 初始几何光学设计的结果 .s?L^Z^  
    "q3ZWNS'w  
    $*^7iT4q_t  
    6AAz  
    3#3n!(  
    感兴趣的优化函数 f z'@_4hg  
    • 效率满足（>95%） g];!&R-  
    • 信噪比不满足（<30db） Wf+cDpK  
    • 杂散光不满足（>5% 5'OrHk;u  
     %z=le7  
    P_F30 x(  
    (p"%O  
    R$R *'l  
    10. 后续IFTA优化后的结果 m+ =] m_  
           zYH&i6nj  
    )W^F2-{  
    1KU! tL  
     hZ|z|!g0  
    Ki;*u_4{  
    感兴趣的优化函数 3(>B Ke  
    • 效率满足（>95%） tj'\tW+s'  
    • 信噪比满足（<30db） \;,_S+Fz8  
    • 杂散光满足（<5%） z0 d.J1VW  
    #$.;'#u'so  
    11.总结 CXH&U@57{  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 x`mG<Yt  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  {y)=eX9  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 b!+hH Hv:  
    • 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。 wi!?BCseq  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4VHn  \  
     
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