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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 正序阅读 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。 GL (YC-{  
    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。 dyg1.n#M}  
    w`i3B@w  
    2．模拟任务 (+T|B E3*#  
    TNiF l hq  
    ^8We}bs-c  
    DOE： b/<n:*$   
    相位型衍射 o<%Sr*  
    光束整形器 V_Y SYG9f  
    直径：2mmx2mm 9/Q5(P  
    形状：圆形 ];(w8l  
    相位级次：16     /A{znE  
    "9R3S[  
    q \0>SG  
    3.建模任务：入射光场 PBkKn3P3  
    F#W'>WBU  
    'fZHtnmc0  
    高斯准直激光光束的光束参数 "rkP@ja9n  
    6``!DMDt/P  
    • 波长：632.8nm XB^z' P{-Y  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm j >P>MdZtk  
    lgre@M]mg  
    o3%Gc/6%  
     et)A$'Q  
    4.建模任务：期望输出光场 {wCQ#V  
    -CxaOZG  
    C2bN<K  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &e2") 4oh  
    iv3NmkP1  
    • FWHM-直径：0.5mm ~F DJKGK  
    • 边缘宽度：50um "EhA _ =i  
    • 效率：>95% IDwneFO  
    • 信噪比（SNR）：>30dB .pG_j]  
    • 杂散光：<5% Ns&SZO  
    >_tn7Z0 L  
     lts{<AU~  
    uiO8F*,!&r  
    5.设计方案 qI KVu_  
    I?5#Q0,b  
    keCM}V`?"  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 eV}Ow`~I5  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 2z&HT SI  
    7e>n{rl  
    >a@-OJ.yOk  
     9?@M Zh  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 y \V!OY@  
     |Y2u=B  
    *G2p;n=2  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 v(]\o;/O  
    • 用户必须输入所需的信息 ;h3c+7u1  
    - 入射场 O,XVA  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） YzsHec  
    - 系统参数 0zdH6 &  
    - 制造条件 k q_B5L?  
    53@*GXzE  
     ;S2^f;q~$  
    m03;'Nj'7#  
    7.设计过程 RE7 I"  
    aJK8G,Vk  
    sDw&U?gUv  
    - =QA{n  
    lP\7=9rh^x  
    d#Ql>PrY  
    )t&j0`Yq  
    设计和优化过程由两步完成： 1Ep!U#Del  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 NKh"x&R  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >o%.`)Ar  
     >>F E?@  
    8.系统模拟 $x#Y\dpS  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Wyw/imr  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Mp}aJzmkB;  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 68W&qzw.[r  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 @=isN'>]O  
    Vw<=& w#K  
     ^4h/6^b0c  
    o-yZ$+V  
    9. 初始几何光学设计的结果 Ae;> @k/|=  
    M')f,5i&$  
    \Om.pOz  
    i4JqU\((]  
    I?EtU/AD  
    感兴趣的优化函数 \l"1Io=  
    • 效率满足（>95%） O#sDZ.EL  
    • 信噪比不满足（<30db） edx-R-Dc-1  
    • 杂散光不满足（>5% u @?n3l  
     xOt%H\*k"  
    'K"V{  
    f{t5r  
    .|G([O^H  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .m9s+D]fI  
           GNgPf"}K  
    *G7/  
    8rx?mX,}  
     s["8QCd"r  
    ZQlja  
    感兴趣的优化函数 ^M0e0  
    • 效率满足（>95%） `07xW*K(\Y  
    • 信噪比满足（<30db） )Gi!wm>zvN  
    • 杂散光满足（<5%） & w&JE]$ 5  
    >ZTRwy`_(  
    11.总结 ?suxoP%  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 S|CN)8Jsi  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f!|7j}3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ;G |5kvE>  
    • 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。 \vjIw{   
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ('hr;s=  
     
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