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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。 '| |),>~  
    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。 $lrq*Nf9c  
    ?_c*(2i&^  
    2．模拟任务 E :Y *;  
    [I` 6F6  
    (PCv4:`g  
    DOE： ^t\AB)(8  
    相位型衍射 nK9A=H'Hc  
    光束整形器 X[c8P7  
    直径：2mmx2mm KuO5`  
    形状：圆形 W|kKH5E&  
    相位级次：16     NLxsxomj  
    OW<5,h  
    LA^H213N|  
    3.建模任务：入射光场 k/#& ]8(  
    0zAj.iG  
    0TI+6u  
    高斯准直激光光束的光束参数 P1 `-OM  
    VFMg$qv|_  
    • 波长：632.8nm =r:-CRq(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7L:$Amb_F  
    M -df Gk  
    WV"{oED  
     DjjG?(1  
    4.建模任务：期望输出光场 xe6 2gaT  
    @GG Pw9a  
    Q pY:L  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: >p 7e6%  
    Ot]PH[+  
    • FWHM-直径：0.5mm g.N~81A  
    • 边缘宽度：50um vF K&.J  
    • 效率：>95% F+S;u=CKx  
    • 信噪比（SNR）：>30dB |f~p3KCfV  
    • 杂散光：<5% bgm$<;`U  
    q*<Df=+B  
     H{P"$zj`l  
    s3G3_&  
    5.设计方案 bd2"k;H<o  
    k]"Rg2>%  
    v:<UbuJw  
    • 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）。 |:tFQ.Z'2  
    • 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）。 s Hu~;)  
    RCq_FY  
    @&]j[if (s  
     Ss&R!w9p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 $IQ  !g  
     3L4lk8Dd  
    $N=A,S  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ![iAALPNl  
    • 用户必须输入所需的信息 ;ePmN|rq;  
    - 入射场 E#T-2^nD  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） U&/Jh^Yy  
    - 系统参数 h"')D  
    - 制造条件 q7wd96G:  
    It4J \S  
     ^6ZA2-f/<8  
    n}yqpW!%n  
    7.设计过程 b#.hw2?a`  
    2`l$uEI3oJ  
    Ajhrsa\~a  
    W]n%$a  
    atFj Vk^  
    ue$\ i=jw  
    c`y[V6q9  
    设计和优化过程由两步完成： Sj}@5 X6 C  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Sg0 _l(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Ne.W-,X^cL  
      OXzJ%&h  
    8.系统模拟 \sF}NBNT@  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z1F[okLA  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 w'.ny<Pe  
    • 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。 Y'Jb@l`$-  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 d;(L@9HHD  
    ^[8e|,U  
     } CJQC  
    9+SeG\Th  
    9. 初始几何光学设计的结果 r 06}@7  
    z8= Gc$w!  
    U\ y?P:yy  
    >NW /0'/  
    6,0pkx&Nv  
    感兴趣的优化函数 ZsUxO%jP  
    • 效率满足（>95%） _pKW($\  
    • 信噪比不满足（<30db） v)+wr[Qs  
    • 杂散光不满足（>5% 2 ,;+)  
     F)Yn1&a#H  
    }jfU qqFd  
    'sY>(D*CQ  
    As1Er[>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ?'$=G4y&?  
           @k,u xe-  
    r&xqsZ%R  
    i3*?fMxhu)  
     IJ o`O  
    =6j  5,  
    感兴趣的优化函数 <i~ ( 8F\  
    • 效率满足（>95%） 0:h;ots'  
    • 信噪比满足（<30db） d^Ra1@0"q2  
    • 杂散光满足（<5%） x-U:T.+{  
    ^QB/{9#  
    11.总结 0d:t$2~C  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 z>&Py(  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 o]}b#U8S  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 R',|Jf=`  
    • 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。 W2yNEiH  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Q]w;o&eo  
     
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