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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。 y|e@zf  
    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。 v Mi&0$  
    XITh_S4fs=  
    2．模拟任务 \'BA}v &/  
    '0\v[f{K3G  
    d7*fP S  
    DOE： =MsQ=:ZV  
    相位型衍射 lV*dQwa?i  
    光束整形器 .}O _5b(  
    直径：2mmx2mm UP})j.z  
    形状：圆形 >7[o=!^:4  
    相位级次：16     A%zX LV=3O  
    Jw b'5[R  
    RAh4#8]  
    3.建模任务：入射光场 5g$]ou  
    _!} L\E~  
    *?-,=%,z/  
    高斯准直激光光束的光束参数 !=Hu?F p  
    .wb[cCUQ  
    • 波长：632.8nm DC-tBbQkk  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm XuY#EJbZ  
    T- |36Os4  
    w`Ss MI  
     +'@j~\>^yJ  
    4.建模任务：期望输出光场 mbS`+)1=l  
    ]8c%)%Vi  
    I_k!'zR[N  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ]c=nkS  
    fGz++;b<S  
    • FWHM-直径：0.5mm NY,ZTl_  
    • 边缘宽度：50um ?##3E, /"9  
    • 效率：>95% dYn<L/#  
    • 信噪比（SNR）：>30dB q5UD!& W  
    • 杂散光：<5% *>#mI/#}  
    6 #vc"5@M  
     8F;f&&L"y  
    &-h z&/A,  
    5.设计方案 l5*sCp*Z  
    A@o:mZ+XN(  
    H ({Y  
    • 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）。 7F;dLd'  
    • 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）。 VGPBD-6)  
    T]fBVA  
    jlA?JB  
     8e:\T.)M  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 iL](w3EM  
     KBO{ g:"  
    1;Q>B>6  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1/l;4~p7'  
    • 用户必须输入所需的信息 d ~`_;.z  
    - 入射场 %{sL/H_  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ;#>,eD2u  
    - 系统参数 .bT+#x  
    - 制造条件 >,#7 3u#  
    K5ywO8_6`  
     j&qJK,~  
    <.N33 7!  
    7.设计过程 @[vwqPOL  
    V.f'Cw  
    }p <p(  
    -eA3o2'  
    >.fN@8[  
    ,O;+fhUJ(  
    m K);NvJ!  
    设计和优化过程由两步完成： HfN:oww  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +1] xmnts  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 -$8M#n,  
     rP=!!fC1;  
    8.系统模拟 NyTGvBf  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Y >N`(  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 dl%KD8  
    • 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。 }_A#O|dxO  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 k\~A\UIYo  
    &M6cCT]&M  
     :6 \?{xD  
    ?Ww\D8yV&  
    9. 初始几何光学设计的结果 sXmZ0Dv  
    u{/!BCKE  
    S[_Hc$7U  
    JuD$CHg;#  
    ^&|$&7  
    感兴趣的优化函数 R8ui LZd  
    • 效率满足（>95%） KioD/  
    • 信噪比不满足（<30db） unUCn5hJ=  
    • 杂散光不满足（>5% DW,fh8w  
     A)X 'We  
    o3mxtE]  
    ,iUYsY  
    0tzMu#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 OFtAT@ =O  
           #CM^f^*  
    z [qO5z~I  
    OSvv\3=  
     05+uBwH  
    9=-!~ _'1-  
    感兴趣的优化函数 HKr6h?Si^  
    • 效率满足（>95%） hgz7dF  
    • 信噪比满足（<30db） kp+\3z_  
    • 杂散光满足（<5%） x4HVB  
    j})6O!L.  
    11.总结 `B^ HW8  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 54A ndyeA  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ff\U]g  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 aXSTA ,%  
    • 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。 4~G++|NQ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 )I`6XG  
     
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