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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。 C]/&vh7ta  
    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。 E$w#+.QP  
    gNTh% e  
    2．模拟任务 ^=k {~  
    (X*9w##x(  
    bCzdszvg3  
    DOE： 1ADv?+j)A/  
    相位型衍射 +miR3~w.  
    光束整形器 gd K*"U  
    直径：2mmx2mm Gp,'kw"I  
    形状：圆形 xLZ bU4  
    相位级次：16     U3/8A:$y  
    =C#*!N73  
    ( :iPm<  
    3.建模任务：入射光场 M"B@M5KT  
    *(icR  
    >zFD $  
    高斯准直激光光束的光束参数 KYf;_C,$  
    @O'I)(To  
    • 波长：632.8nm 4Ppop  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 9Yn)t#G'`F  
    ac|/Y$\w  
    g**5z'7  
     w [L&*  
    4.建模任务：期望输出光场 %;tJQ%6-.S  
    ).Q[!lly   
    8]HY. $E  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: pD[pTMG@$  
    `4skwvS=  
    • FWHM-直径：0.5mm rfc|`*m}0  
    • 边缘宽度：50um $7Cgo&J  
    • 效率：>95% 2 ^oGwx @  
    • 信噪比（SNR）：>30dB pu#[pa  
    • 杂散光：<5% TVYz3~m  
    QAi1,+y]7w  
     .+HcAx{/2  
    **n y!  
    5.设计方案 1U'ZVJ5bpK  
    UG #X/%p  
    j$mz3Yk  
    • 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）。 <n\i>A3`,S  
    • 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）。 6m@0;Ht  
    bLco:-G1E1  
    R B%:h-t4  
     l/ QhD?)9  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 oBC]UL;8xJ  
     >9MS" t  
    9OfU7_m  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 zQ_z7FJCB  
    • 用户必须输入所需的信息 cf\&No?-p  
    - 入射场 x%pRDytA  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） p_r4^p\  
    - 系统参数 6<PW./rk:  
    - 制造条件 6uqUiRs()  
    ~2(]ZfO?>H  
     h9jc,X u5X  
    p(?g-  
    7.设计过程 op.d;lO@  
    .lr5!Stb  
    ) P%4:P  
    '-.wFB;  
    {!r#f(?uT  
    h;nQxmJ9  
    =|"= l1  
    设计和优化过程由两步完成： C5MqwNX  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 #QS?s8IrW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 MnS+nH!d  
     xh r[ A  
    8.系统模拟 FB_NkXR  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 j_V/GnEQ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &oEyixe  
    • 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。 TL'0T,Jo  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 QXY}STs  
    @k9Pz<ub  
     WL:0R>0  
    -yl;3K]l  
    9. 初始几何光学设计的结果 1]Lh'.1^  
    -;/ Y  
    g>T  
    f"P$f8$  
    M $uf:+F  
    感兴趣的优化函数 4DM*^=9E  
    • 效率满足（>95%） 6n,xH!7  
    • 信噪比不满足（<30db） T%~SM5  
    • 杂散光不满足（>5% GFt1  
     #C x%OIi[f  
    +A\V)  
    N<n8'XDdG  
    R;'?;I  
    10. 后续IFTA优化后的结果 R[Nbtbv9Q  
           I=odMw7Hj  
    GW8CaTf~  
    '$6PTa  
     R{`gR"*  
    D )gD<  
    感兴趣的优化函数 *(Ro;?O,pi  
    • 效率满足（>95%） ;W~4L+e  
    • 信噪比满足（<30db） & g$rrpTzv  
    • 杂散光满足（<5%） 7 Kjj?~RA  
    AAo0M/U'  
    11.总结 u# 3)p  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +o u Y  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~j]dct7  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 I=5dYq4 l  
    • 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。 }Aw47;5q;  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 N%*9&FjrL  
     
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