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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。  %V ]v,  
    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。 KCbJ^Rln  
    BWxJ1ENM  
    2．模拟任务 ejyx[CF  
    j>;1jzr2}  
    WHBGhU  
    DOE： C=r`\W  
    相位型衍射 N [3Y~HX!q  
    光束整形器 (_ :82@c  
    直径：2mmx2mm |wv+g0]Pg^  
    形状：圆形 x3FB`3y~s  
    相位级次：16     7glf?oE  
    W`vPf  
    ?+7~ E8  
    3.建模任务：入射光场 b3[[ Ah-  
    oY0b8=[  
    % vy,A*  
    高斯准直激光光束的光束参数 rQ_cH  
    f/8&-L  
    • 波长：632.8nm u;H^4} OQ  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm h%u!UHA  
    (nmsw6 X  
    ]5QXiF8`  
     d9S?dx  
    4.建模任务：期望输出光场 v&;JVai  
    0_ST2I"Ln  
    <)a$5"AP  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: -QJ8\/1>  
    bws}'#-*  
    • FWHM-直径：0.5mm QeFt WjlqC  
    • 边缘宽度：50um h>*3i#  
    • 效率：>95% ,N,@9p  
    • 信噪比（SNR）：>30dB \F`>zY2$%  
    • 杂散光：<5% !ck~4~J  
    8(Ptse  ,  
     m%})H"5  
    m?yztm~u  
    5.设计方案 HxW/t7Z(  
    P3W3+pwq  
    YI*H]V%w  
    • 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）。 @<$m`^H  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 G)NqIur*Z  
    >6&Rytcc]  
    YU6|/ <8  
     H1q,w|O9j  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 <m~8pM  
     Lz_.m  
    Q'3tDc<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 n+&8Uk  
    • 用户必须输入所需的信息 2^`k6V!  
    - 入射场 ._j?1Fw`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） lY@2$q9BT  
    - 系统参数 /mp!%j~  
    - 制造条件 @>$qb|j  
    :%AEwRZ  
     >#&25,Q  
    ;AVIt!(L~V  
    7.设计过程 vJi<PQ6  
    `_1fa7,z  
    .Ow8C  
    *v(Q-FW  
     9S9j  
    GSSmlJ`  
    o[eZ"}~  
    设计和优化过程由两步完成： pN9U1!|uam  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ADOA&r[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 u' kG(<0Y  
     %zY5'$v `  
    8.系统模拟 \v=@'  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Crj7n/mp]s  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 GNuIcy  
    • 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。 ' e!WZvr  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 h$9ut@I  
    =a+  } 6  
     {0+WVZ4u  
    Q;z!]hjBM  
    9. 初始几何光学设计的结果 ci2Z_JA+  
    M,kO7g  
    8BZ&-j{  
    :EYUBtTj  
    &M3KJ I0L  
    感兴趣的优化函数 \5j}6Wj  
    • 效率满足（>95%） 4bw4!z9G  
    • 信噪比不满足（<30db） P{n*X  
    • 杂散光不满足（>5% 2)0J@r'  
     w 2U302TZ  
    `J03t\  
    &\cS{35  
    A*/8j\{n  
    10. 后续IFTA优化后的结果 za 7+xF  
           .:Sk=r4u\  
    R)SY#*Y  
    b]xoXC6@t  
     1 \aTA,  
    /!;v$es S  
    感兴趣的优化函数 [N9yW uc  
    • 效率满足（>95%） ;P;c!}:\b  
    • 信噪比满足（<30db） 7mXXMm  
    • 杂散光满足（<5%） oqbz!dM(Z  
    ?D)$O CS  
    11.总结 S|@/"?DC  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Uz rf,I[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 s>\^dtG7  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -z-yk~F  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 6:; >id${  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 /~;!Ew|q  
     
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