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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。 7IW:,=Zk8+  
    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。 :J]S+tQ)  
    j*f%<`2`j  
    2．模拟任务 #m?GBr%k  
    jm&?;~>O  
    ;~T)pG8IS  
    DOE： _'<V<OjVM!  
    相位型衍射 KK4>8zGR  
    光束整形器 (q`Jef  
    直径：2mmx2mm ~r;da9  
    形状：圆形 {dvrj<?  
    相位级次：16     ^;+lsEW  
    KJWYG^zI  
    7 vUfA"  
    3.建模任务：入射光场 !3U1HS-i62  
    b\NWDH7}  
    !+Z"7e nj  
    高斯准直激光光束的光束参数  =<fH RX`  
    c\FyX\ i  
    • 波长：632.8nm N[X%tf\L]F  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 9qD/q?Hh$  
    hj64ES#x  
    aGVzg$  
     >"?HbR9  
    4.建模任务：期望输出光场 8+Al+6d|!  
    HVz-i{M  
    %Y%+K5;AZ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: nP?=uGqCBq  
    7Z5,(dH>  
    • FWHM-直径：0.5mm vLR)B@O,2  
    • 边缘宽度：50um f/Km$#xOr  
    • 效率：>95% @v_E' 9QG^  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^ L'8:  
    • 杂散光：<5% ^% BD  
    &:=   
     (bt^L3}a  
    pC(AM=RY!  
    5.设计方案 }hyK/QUCoN  
    l|O^yNS  
    "BjQs<]%sF  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ^|xj.  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Dntcv|%u  
    d=WC1"  
    ,'5P[-  
     KIn^,d0H  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5FqUFzVqsl  
     RI w6i?/I  
    )<G>]IP<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 toPA@V  
    • 用户必须输入所需的信息 XOa<R  
    - 入射场 8F($RnP3  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Iu|G*~\  
    - 系统参数 gJi11^PK  
    - 制造条件 -`wGF#}y(=  
    *7oPM5J|v  
     i_g="^  
    w3Aq[1U0  
    7.设计过程 9bgKu6-X  
    M_MiY|%V/K  
    oV ?tp4&  
    Jx-^WB  
    (HLy;^#R  
    ;w4rwL  
    \F,?ptu  
    设计和优化过程由两步完成： o"[P++qd  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 z%ljEI"<C  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Gcg`Knr  
     7qon:]b4  
    8.系统模拟 \s&w0V`Y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ;G!X?(%+  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 gv `jeN  
    • 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。 <<(~'$~,L  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 2t1WbP1  
    *Dh.'bB!  
     ^]'p927  
    +<:p`%  
    9. 初始几何光学设计的结果 51`w.ri  
    S) V uT0  
    Ec_ G9&  
    _kH#{4`Hw  
    x0.&fCh%  
    感兴趣的优化函数 '7>Vmr 6  
    • 效率满足（>95%） \#tr4g~u  
    • 信噪比不满足（<30db） U,iTURd  
    • 杂散光不满足（>5% i/O!bq[o  
     _<;#=l  
    )~d2`1zGS  
    ,~K_rNNZ  
    W$gSpZ_7  
    10. 后续IFTA优化后的结果 j])iyn~-Ke  
           "4g1I<  
    RfN5X}&A  
    Y+/ofk "  
     P%Q}R[Q  
    NXeo&+F  
    感兴趣的优化函数 SKLQAE5  
    • 效率满足（>95%） ZI}m~7  
    • 信噪比满足（<30db） 5`x9+XvoN  
    • 杂散光满足（<5%） iCAd7=o  
    b@1QE  
    11.总结 dUb(C1h  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6ap,XFRMh  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 uO[4 WZ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 BD4.sd+H,  
    • 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。 Q2 rZMK  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 = 1}-]ctVn  
     
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