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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。 3$k#bC  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 3Hom0g,V4  
    qMNW w\k  
    2．模拟任务 ]zSFX =~(S  
     XTJD>  
    e}e8WR=B  
    DOE： <s'de$[  
    相位型衍射 L EgP-s W  
    光束整形器 FoyYWj?,R  
    直径：2mmx2mm w!7\wI[  
    形状：圆形 [!A[oK9i C  
    相位级次：16     zzQWHg]/  
    `S@TiD*  
    ,JV0ib,  
    3.建模任务：入射光场 9RaO[j`  
    ^QRg9s,T<  
    }6c>BU}DF  
    高斯准直激光光束的光束参数 J/?Nf2L4  
    ~ y!'\d>q<  
    • 波长：632.8nm $>XeC}"x68  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm i/ilG 3m>  
    c~Ka) dF|  
    } p'ZMj&  
     &[.`xZ(|  
    4.建模任务：期望输出光场 I9*cEZ!l=e  
    d!y*z  
    =^nb+}Nz(  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +J X;T(T  
    M<fhQJ  
    • FWHM-直径：0.5mm H$(bSw$  
    • 边缘宽度：50um \n) ',4mY  
    • 效率：>95% QOF@Dv Q  
    • 信噪比（SNR）：>30dB jmM|on!  
    • 杂散光：<5% ` R6`"hx$  
    k&]nF,f  
     jhNFaBrS  
    >1~ /:DJ  
    5.设计方案 e`D}[G#  
    hArY$T&MB  
    |7s2xRc  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 W7i|uTM  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。  }vd*eexA  
    g7*)|FOb  
    aLJm%uW6m&  
     x *eU~e_jP  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 I{`70  
     +2~k Hrv  
    du3f'=q6|  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :]^e-p!z  
    • 用户必须输入所需的信息 !_<6}:ZB  
    - 入射场 IHl q27O  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） c3A\~tHW  
    - 系统参数  P#,u9EIJ  
    - 制造条件 SUncQJJ0S*  
    BX,)G HE  
     yB*,)x0 @  
    )+E[M!34  
    7.设计过程 0+1wi4wy/  
    WNjwv/  
    157_0  
    ~GaGDS\V  
    n_8[bkbi  
    /0h *(nL  
    kNEEu! G  
    设计和优化过程由两步完成： b'H'QY   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 d2 ^}ooE  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 C_.9qo]DT7  
     g,Z A\R~  
    8.系统模拟 ?9b9{c'an  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 T(4d5 fY  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 a^|DD#5  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 (!os &/",  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 5Wt){rG0Z  
    .J"N}  
     {|+Y;V`  
    z*y!Ml1  
    9. 初始几何光学设计的结果 5jdZC(q5a  
    ^4y]7 p  
    8sG3<$Z^  
    [uq>b|`R G  
    vh9* >[i  
    感兴趣的优化函数 W L$^B@gXQ  
    • 效率满足（>95%） XC4Z,,ah"  
    • 信噪比不满足（<30db） K~x,so  
    • 杂散光不满足（>5% 8!g `bC#%  
     ^S9y7b^;r  
    VSj!Gm0LB  
    KaGUpHw  
    /'O8RUjN  
    10. 后续IFTA优化后的结果 XX;4A  
           ^?69|,  
    h$>F}n j  
    )^h6'h`  
     ?HZp @ &  
    +>w]T\[1~  
    感兴趣的优化函数 T X`X5j  
    • 效率满足（>95%） ~,'{\jDrS  
    • 信噪比满足（<30db） /YKd [RQ  
    • 杂散光满足（<5%） *OVB;]D3+  
    <3YZ0f f>  
    11.总结 #c!:&9oU  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &dtk&P{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |Td+,>,  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]n ?x tI  
    • 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。 #u<Qc T@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 )oEVafNsT  
     
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