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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。 H]f8W]"c[  
    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。 \"=@uqar2  
    xb(y15R\I  
    2．模拟任务 %LdFS~  
    W(*?rA-PP  
    tj!~7lo  
    DOE： QW@`4W0F  
    相位型衍射 q&k?$rn  
    光束整形器 ?m.Ry  
    直径：2mmx2mm ,#=;V"~9  
    形状：圆形 -f[95Z3}  
    相位级次：16     %?:eURQ  
    Nj4^G ~_  
    p8u -3  
    3.建模任务：入射光场 :,dO7dJi  
    ]u O|YLWp  
    F1zsGlObu}  
    高斯准直激光光束的光束参数 _Nq7_iT0  
    <Okl.Iz>  
    • 波长：632.8nm Wp$'#HhB  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm *[['X%f  
    )eSD5hOI)  
    6Yx/m  
     ?`D/#P  
    4.建模任务：期望输出光场 y 4jelg  
    6oLq2Z8uP  
    @460r  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7q _.@J  
    q ]o ^Y  
    • FWHM-直径：0.5mm +q3E>K9a  
    • 边缘宽度：50um H#j Z'I  
    • 效率：>95% &ffd#2f`@  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ! .|\}=[e  
    • 杂散光：<5% ];o[Yn'>o  
    Tj*Vk $}0  
     |;_uN q9  
    :s OsG&y  
    5.设计方案 pO_L,~<  
    mC(q8%/;  
    4#y  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ?KfV>.()  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 #\fxU:z~r  
    P 6|\ ^  
    /"<o""<]  
     CwVORf,uA  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ?5g0#wqI  
     WwM/M!98J  
    ]1 OZY@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 S2 0L@e"U  
    • 用户必须输入所需的信息 k9<P]%  
    - 入射场 Xy(o0/7F9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） zLiFk<G@Xi  
    - 系统参数 n++L =&Wd  
    - 制造条件 dLMKfh/4Q  
    qEoa%O  
     Sc zYL?w^  
    3o=K?eOdg  
    7.设计过程 .UuCTH;6`  
    IPhV|7  
    80M"`6  
    "NamP\hj  
    ]%PQ3MT.  
    P+~{q.|._c  
    }t[?g)"M#-  
    设计和优化过程由两步完成： _JjR= m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 SGREpOlJ+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 p=65L  
     ,NQucp  
    8.系统模拟 ?p8(Uc#73  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 M 8BN'% S  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5@6%/='I q  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 !V6O~#  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ;r_YEPlZ  
    <Yk#MeiEp  
     xmEmdOoD  
    n%>c4*t  
    9. 初始几何光学设计的结果 c.u$NnDU6  
    Ck|3DiRQ  
    ~EVD NnHEr  
    f"j"ZM{~U  
    y%21`y&Os  
    感兴趣的优化函数 xi.L?"^/!  
    • 效率满足（>95%） .'q0*Pe  
    • 信噪比不满足（<30db） ]iyJ>fC  
    • 杂散光不满足（>5% Q}N.DM@d3  
     >+w(%;i;  
    PyD'lsV  
    :1eJc2o  
    s\6kXR  
    10. 后续IFTA优化后的结果 yu'2  
           Jbud_.h9  
    ?X1vU0 c  
    @"9^U_Qf1z  
     4|Dxyb>pS  
    tTT./-*0  
    感兴趣的优化函数 MjAF&bD^  
    • 效率满足（>95%） J?WT  
    • 信噪比满足（<30db） cvR|qHNX  
    • 杂散光满足（<5%） .`OyC'  
    <m"yPi3TY  
    11.总结  m/)Wn  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0jsU^m<g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 p4 #U:_  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3d^zLL  
    • 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。 li4rK <O  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~ N+bD  
     
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