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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。 ^'4uTbxP_!  
    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。 ;gnr\C*G  
    . 6dT5x8u  
    2．模拟任务 R.T-Ptene  
    i#=X#_ +El  
    J.l%H U  
    DOE： %5gJ6>@6Z  
    相位型衍射 M(uB ;Te  
    光束整形器 sD +G+  
    直径：2mmx2mm Z(M)2  
    形状：圆形 eHe /w9`$R  
    相位级次：16     dDbC0} x/  
    QO/7p]$_  
    E;H(jVZ  
    3.建模任务：入射光场 ~7a BeD  
    Q%2Lyt"(  
    5#\p>}[HG  
    高斯准直激光光束的光束参数  F`.7_D  
    Wp3l>:  
    • 波长：632.8nm @\8gzvkt  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8-ssiiJ}gh  
    jt--w"|-r  
    o7XRa]O  
     yZ$;O0f&&  
    4.建模任务：期望输出光场 -%l, Zd9  
    :q<%wLs  
    `kSCH; mwP  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KBe {  
    eE%yo3  
    • FWHM-直径：0.5mm neFno5dj  
    • 边缘宽度：50um F@bCm+z-  
    • 效率：>95% ~HRWKPb  
    • 信噪比（SNR）：>30dB j]O[I^5  
    • 杂散光：<5% #%"TU,[+  
    EsB'nf r  
      7`@?3?  
    5udoZ >T  
    5.设计方案 NV4W2thYo  
    N|2  
    ldvxYq<:  
    • 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）。 F)kLlsp  
    • 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）。 $ _Bu,;  
    &(^u19TKl  
    (kyo?3  
     C*e[CP@u  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 `f+g A  
     nY-9 1q?Y  
    ,ri--<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 z2V8NUn  
    • 用户必须输入所需的信息 p Y>-N  
    - 入射场 91d`LsP  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） \1C!,C  
    - 系统参数 S_VncTIO  
    - 制造条件 7d8qs%nA  
    c$:=d4t5$  
     R bc2g"]  
    |Umfq:W`y_  
    7.设计过程 WTv\HI2X !  
    nL 07^6(  
    {59VS Nl  
    :42;c:85  
    y"L`bl A9}  
    OrJlHMz  
    lT!$\E$1   
    设计和优化过程由两步完成： FK >8kC  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 fA0=Y,pzv  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 q.sQ Z]ty9  
     KXA)i5z  
    8.系统模拟 maEpT43f  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 3=|2Gs?ut  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8 E+C:"  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 a{Hb7&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 cPaWJ+c  
    (Cd{#j<  
     9`n) "r  
    G$|;~'E  
    9. 初始几何光学设计的结果 v:Z4z6M-  
    =/QU$[7X(  
    8Y~=\(5>  
    LI;EfyL  
    Dzjt|U0ru9  
    感兴趣的优化函数 C 3XZD4.2  
    • 效率满足（>95%） HGQ?(2]8$  
    • 信噪比不满足（<30db） 4zfRD`;  
    • 杂散光不满足（>5% kxqc6  
     #!u51P1  
    ,\9mAt1O  
    V;hwAQbF  
    i@R$g~~-D  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ,ibPSN5Ca  
           ]baaOD$Z  
    m_Ac/ct f  
    5 -WRv;  
     3JZWhxkf[$  
    Xz .Y-5)  
    感兴趣的优化函数 $7DcQ b9  
    • 效率满足（>95%） pz35trW  
    • 信噪比满足（<30db） Ag4Ga?&8ec  
    • 杂散光满足（<5%） *xo;pe)9  
    #DK3p0d  
    11.总结 !MJe+.  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 W6Aj<{\F  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 J1]w*2  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Tq\~<rEo  
    • 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。 X:``{!~geo  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ph+X{|  
     
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