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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。 `> ?ra-  
    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。 LX@/RAd vz  
    DiEluA&w9  
    2．模拟任务 kWe{r5C7  
    6C]1Q.f;  
    Sk:ws&D1u  
    DOE：  y7$iOR  
    相位型衍射 z6?)3'  
    光束整形器 *hQTO=WF  
    直径：2mmx2mm kRTwaNDOD  
    形状：圆形 Ircp``g  
    相位级次：16     oA =4=`  
    &Ibu>di4[  
    mN>h5G>a  
    3.建模任务：入射光场 =ZDAeVz3w  
    PB/IFsJ  
    <oWB0%  
    高斯准直激光光束的光束参数 NLrPSqz  
    VGceD$<  
    • 波长：632.8nm '{J&M|<A  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm B:e @0049  
    \L(*]:EP  
    BwBm[jtP  
     VA9Gb 9  
    4.建模任务：期望输出光场 "=+ 7-`  
    H'LD}\K l  
    r ; xLP  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ` bdZ/*E  
    Q<KvBgmT  
    • FWHM-直径：0.5mm PC[c/CoD  
    • 边缘宽度：50um +\|Iu;w  
    • 效率：>95% wQiX<)O  
    • 信噪比（SNR）：>30dB w7FW^6Zl  
    • 杂散光：<5% rN%F) q#  
    baP^<w^  
     ,Vh{gm1  
    )* Q-.Je/U  
    5.设计方案 |{@8m9JR  
    uFLx  
    &CIVL#];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）。 g=2Rqi5  
    • 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）。 L}FO jrN  
    K\$J4~EtG  
    K,e w>U  
     S=nP[s  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 cP}KU5j  
     vk?skN@  
    4lM8\Lr  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 j8n4fv-)f  
    • 用户必须输入所需的信息 qKE:3g35  
    - 入射场 |<Gl91  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） G <uyin>  
    - 系统参数 Q\WC+,_%  
    - 制造条件 ^kgBa27  
    l%`F&8K  
     ?qX)ihe%k  
    vi|R(&  
    7.设计过程 5 gv/Pq&  
    ;i"*Ll>Q)  
    Da v PYg  
    :T._ba3|  
    Hw|AA?,0-  
    {XW Z<OjG  
    581e+iC~<H  
    设计和优化过程由两步完成： UTSL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 dTL5-@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 sU!6hk  
     eh,~F   
    8.系统模拟 NO0"*c;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Z{ u a=0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 tU^kQR!  
    • 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。 M#4QQ} F.  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (__yh^h:m  
    *5wu   
     u- o--q  
    I0'[!kBF|  
    9. 初始几何光学设计的结果 O4g+D#Lu  
    [J C:  
    NziZTU}  
    dDD<E?TjD  
    yR~R:  
    感兴趣的优化函数 +*n-<x5"  
    • 效率满足（>95%） Qf| U0  
    • 信噪比不满足（<30db） H%1$,]F  
    • 杂散光不满足（>5% v$)q($}p  
     7nVRn9Hn  
    O$g_@B0E1  
    sjM;s{gy  
    "iM~Hy  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %+F"QI1~0  
           >z%Q>(F  
    P1U*g!  
    >F@qpjoQE  
     Pa^A$fy\  
    bC^(U`y32  
    感兴趣的优化函数 {Rear 2  
    • 效率满足（>95%） )g|xpb  
    • 信噪比满足（<30db） #$1og=  
    • 杂散光满足（<5%） 97,rE$bC  
    e*  
    11.总结 3loY qeP  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 D-U<u@A4  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 J@ L9p46,  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Y2R\]FrT  
    • 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。 j.i#*tN//  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 m,R Dr  
     
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