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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。 =p=rg$?  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 (tZrw5 @  
    w6{TE(]zp  
    2．模拟任务 &' Ne! o8  
    |>tKq;/  
    Z`KC%!8K  
    DOE： -/g B|J  
    相位型衍射 G}:lzOlMH  
    光束整形器 5[YDZ7g"~  
    直径：2mmx2mm znaUBv_  
    形状：圆形 D-4f >  
    相位级次：16     C86J IC"  
    F=a<~EpZ  
    ZGYr$C~  
    3.建模任务：入射光场 EodQ*{l  
    -< &D  
    i-6F:\;  
    高斯准直激光光束的光束参数 2|}+T6_q  
    -U/c\-~fU  
    • 波长：632.8nm fH >NJK;  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \3S8 62B7  
    <\}KT*Xp  
    C@L$~iG  
     Ko&>C_N  
    4.建模任务：期望输出光场 ZfgJ.<<  
    I| b2acW  
    HFaj-~b  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,Qnd3[2[  
    _J? Dq  
    • FWHM-直径：0.5mm vDxe/x%  
    • 边缘宽度：50um kMt 8/E`  
    • 效率：>95% NwG= <U*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB d BJJZ^(  
    • 杂散光：<5% U}PiY"S<  
    Vy938qX   
     )Hk3A$6(  
    mM-8+H?~b  
    5.设计方案 1PP $XJtyD  
    ~ y;6W0x  
    W>p-u6u%E|  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 @Q/-s9b  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 (C@~3!AVa  
    q11>f   
    MvWaB  
     vc+ARgvH+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 lAJxr8 .  
     `/ q|@B7  
    .b-f9qc=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )l[M Q4vWW  
    • 用户必须输入所需的信息 E7Y`|nT  
    - 入射场 ZO)S`W  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） eZdu2.;<  
    - 系统参数 D*F4it.  
    - 制造条件 ]5$eAYq  
    a8i]]1Blz  
     0 rXx RQ  
    U 9A~9"O  
    7.设计过程 U]vYV  
    J<dVT xK12  
    >ey\jDr#O  
    8$ma;U d  
    I9 mvt e  
    ?$6Y2  
    B,@c; K  
    设计和优化过程由两步完成： }= 6'MjF]  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 K_El&  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 v {jQek4  
     KOp162X>r  
    8.系统模拟 elG<k%/2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (h5'9r  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <Gt2(;  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 #&m0WI1  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ]&i.b+^  
    ;ml)l~~YU  
     u a~CEs  
    4x;/HEb7?  
    9. 初始几何光学设计的结果 "(3BvMA&!9  
    7_mw%|m6@  
    b r^_'1  
    3&[>u;Bp  
    j|/]#@Yr  
    感兴趣的优化函数 9v }G{mQ#  
    • 效率满足（>95%） 7A\~)U @  
    • 信噪比不满足（<30db） MwR 0@S}*  
    • 杂散光不满足（>5% 0LfU=X0#7  
     jGEt+\"/QJ  
    ^H2-RBE#  
    g|<]B$yN#  
    _jNj-)RB_  
    10. 后续IFTA优化后的结果 |iR T! ]  
           }p!HT6 tZ  
    )~+e`q  
    =7C%P%yt  
     niqN{  
    Tjl:|F8  
    感兴趣的优化函数 BvR-K\rx  
    • 效率满足（>95%） 0qo)."V{  
    • 信噪比满足（<30db） {iv<w8CU)  
    • 杂散光满足（<5%） zD(`B+  
    1 29q`u;  
    11.总结 2Ri{bWi  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0\:(ageY?  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 tX@_fYb  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 n[]tXrhU  
    • 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。 FRS>KO=3  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \uXcLhXN  
     
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