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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。 N343qU  
    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。 }%'?p<^M  
    \KQ71yqY  
    2．模拟任务 ZjQ |Wx  
    AP7Yuv`  
    Rv$[)`&T  
    DOE： vdx0i&RiL  
    相位型衍射 jB$IyQ;@  
    光束整形器 T_@K& <  
    直径：2mmx2mm r^3acXl  
    形状：圆形 V'8s8H  
    相位级次：16     QLEKsX7p>  
    Vzdh8)Mu\  
    M^r1S  
    3.建模任务：入射光场 p?) ;eJtV/  
    TgmnG/Z  
    lOuHVa*}  
    高斯准直激光光束的光束参数 +;N2p1ZBf  
    E_])E`BJ  
    • 波长：632.8nm j.w@(<=x  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Sa?ksD2IaB  
    (Pf+0,2  
    7=TF.TW)  
     i|w81p^o  
    4.建模任务：期望输出光场 )Ch2E|C?=8  
    vq^f}id  
    wVicyiY]  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: PE}:ybsX  
    ur$ _  
    • FWHM-直径：0.5mm !}v=N";c  
    • 边缘宽度：50um 7n8~K3~;  
    • 效率：>95% ;aI[=?<x  
    • 信噪比（SNR）：>30dB \Xm,OE_v"  
    • 杂散光：<5% kP#B5K_U|  
    q3.j"WaP  
     66/3|83Z  
    =(NB%}  
    5.设计方案 QDs^Ije  
    v(B<Nb  
    +BVym~*^  
    • 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）。 y#Fv+`YDl  
    • 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）。 # {w9s 0:  
    /<@SFF.  
    f,V<;s  
     *)ardZV${  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 uD1e!oU  
     -=)+dCyB^  
    i]Fp..`v~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ORyE`h  
    • 用户必须输入所需的信息 P3cRl']  
    - 入射场 //T>G_1  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 0fb`08,^  
    - 系统参数 N^HUijw<  
    - 制造条件 GN ]cDik  
    Ss~;m']68  
     QrB@cK]  
    iYDEI e  
    7.设计过程 WM| dKF  
    tk!t Y8j  
    C ~<'rO}|  
    0vEoGgY0*:  
    tw^,G(  
    U]^HjfX\  
    CN#+U,NZV  
    设计和优化过程由两步完成： )~+E[|  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 zm]aU`j  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 a:"Uh**  
     b7 NM#Hb  
    8.系统模拟 U7 `A497Z  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 m@"QDMHk.  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9z}uc@#D=m  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 zo+nq%=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 q}~3C1  
    (8Bk;bd  
     kSR\RuY*  
    ::ajlRZG  
    9. 初始几何光学设计的结果 B8B; y^b>i  
    ZAv,*5&<  
    u=/{cOJI6  
    (yF:6$:#  
    K8>zF/# +  
    感兴趣的优化函数 ^cczJOxB  
    • 效率满足（>95%） aa>xIW,u  
    • 信噪比不满足（<30db） |?qquD 4=  
    • 杂散光不满足（>5% GliwY_  
     h3bff#<K  
    O-LO/*5MI  
    5]n[]FW  
    -u2P ?~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 5Yl <h)1  
           ]|MEx{BG-  
    }emN9Rj  
    o Z%9_$Z  
     Z @^9PQG$  
    0BIy>wy:  
    感兴趣的优化函数 Z&|Kki*  
    • 效率满足（>95%） W#KpPDgZE  
    • 信噪比满足（<30db） *^f<W6xc  
    • 杂散光满足（<5%） P"W2(d  
    g=QDu7Ux  
    11.总结 H-~6Z",1  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +pR[U4$  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 W7U2MqQ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 P8>~c9$I  
    • 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。 ~ vJ,`?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 B?4boF?~  
     
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