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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。 \<0B1m  
    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。 VQI(Vp|  
    @Y,7'0U  
    2．模拟任务 ^-CINt{O  
    x]mxD|?f  
    AGP("U'u  
    DOE： ^I6^g  
    相位型衍射 pg+[y<B  
    光束整形器 {yU+)t(.  
    直径：2mmx2mm f&,{XZ  
    形状：圆形 O#EV5FeF.  
    相位级次：16     e,_-Je  
    R =Ws#'  
    ow=UtA-^O  
    3.建模任务：入射光场 JPM))4YDR  
    6C4'BCYW(  
    \,Lo>G`!  
    高斯准直激光光束的光束参数 tGdf/aTjy  
    XNM a0  
    • 波长：632.8nm kU-t7'?4  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Z4$cyL'$P  
    d1@%W;qX!  
    FOwDp0  
     /y7M lU9  
    4.建模任务：期望输出光场 if;71ZE  
    7?gFy-  
    |wEN`#.;b  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: @4(k(  
    U'UQ|%5f  
    • FWHM-直径：0.5mm I2$T"K:eo  
    • 边缘宽度：50um dm "n%  
    • 效率：>95% 1T_QX9  
    • 信噪比（SNR）：>30dB I|-p3g8\  
    • 杂散光：<5% aq+Y7IR_  
    AB Xl  
     !|q<E0@w\  
    zOEY6lAwI  
    5.设计方案 SjjIr ^  
    1pv}]&X  
    %u^ JpC{E  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 MC((M,3L  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 GT hL/M  
    u JR%0E7!  
    jJ4qR:]  
     D9mz9  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !}\4u tHY  
     5 )2:stT73  
    &AuF]VT  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 < _$%@4 L  
    • 用户必须输入所需的信息 5WqXo{S  
    - 入射场 B{oU,3U>  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ]nQt>R p_  
    - 系统参数 1CPjil*eb  
    - 制造条件 FG3UZVUg9  
    6qe*@o  
     m|=Ecu  
    ]Q "p\@\!  
    7.设计过程 -S,ln  
    ; UiwH  
    q1y/x@  
    $qF0ltUQ  
    6OiSK@<Hk  
    Z=4{Vv*  
    -IlJ^Al4  
    设计和优化过程由两步完成： FVv8--  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 04J}UE]Ww  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 2RF^s.W  
     T,fI BD:  
    8.系统模拟 (qn2xrV  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 s%iOUL2/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Nf3.\eR  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 I9o6k?$K  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 w|mb4AyL{?  
    a</D_66  
     ]maYUKqv}'  
    M,j(=hRJ/E  
    9. 初始几何光学设计的结果 =5D nR  
    =S[yE]v^  
    !$A37j6  
    {Z;jhR,  
    #jpoHvt h  
    感兴趣的优化函数 @ZN^1?][  
    • 效率满足（>95%） #tt?!\8C  
    • 信噪比不满足（<30db） 6m.k;'  
    • 杂散光不满足（>5% V~GWl1#7  
     x?x`oirh  
    " +KJop  
    Sj'ht=  
    _$<Gyz*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 WqxUXH  
           gIR^ )m  
    " "O"  
    JO&JP3N1  
     $d+DDm1o  
    0s#vwK13  
    感兴趣的优化函数 9[v1h,L  
    • 效率满足（>95%） `=#01YX[0  
    • 信噪比满足（<30db） k&#a\OJ7u  
    • 杂散光满足（<5%） YL jHt\  
    QQk{\ PV  
    11.总结 rA0,`}8\  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 UX`]k{Mz  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 y AF+bCXo  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )PkNWj6%y  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 d#:3be{|&q  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 h9$ Fx  
     
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