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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。 Memb`3  
    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。 Min {&?a  
    ^9zlxs`<d  
    2．模拟任务 8I]rC<O6:  
    L}UrI&]V$:  
    yW]>v>l:Eg  
    DOE： Q79WGW  
    相位型衍射 .$U=ng j\t  
    光束整形器 @ QfbIP9  
    直径：2mmx2mm 9yYNX;C  
    形状：圆形 FG5YZrONx  
    相位级次：16     >uP1k.z'I  
    AvZO R  
    Egi(z9|Pp  
    3.建模任务：入射光场 XES$V15  
    /:ju/ ~R}  
    f#&@Vl(i&  
    高斯准直激光光束的光束参数 eHc.#OA&  
    sp7#e%R\  
    • 波长：632.8nm Q6$^lRNOpk  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #Fckev4  
    Ch'e'EmI  
    ? ]H'egG6  
     !N74y%=M  
    4.建模任务：期望输出光场 z0 J:"M  
    30{+gYA  
    bo &QKK  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: T!1Np'12zF  
    *t bgIW+h  
    • FWHM-直径：0.5mm xgJyG.?  
    • 边缘宽度：50um YDaGr6y4i  
    • 效率：>95% #&Fd16ov  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ow7*HN*  
    • 杂散光：<5% 50^CILKo7  
    7,3 g{8  
     hY/i)T{  
    RPZ -  
    5.设计方案 98Im/v  
    "u3 N9  
    F-<c.0;6  
    • 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）。 BWLeitS/  
    • 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）。 ]D@y""{--s  
    ZW ZKyJQ  
    -c p)aH)  
     1i 7p'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;5:3 =F>ao  
     [(iJj3s!  
    U?8X]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 lTZcbaO?]  
    • 用户必须输入所需的信息 ~-BIU Z;  
    - 入射场 X({R+  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Dw&_6\F@  
    - 系统参数 *?!A  
    - 制造条件 Q@- h  
    R QCKH]&!  
     Za'}26  
    "FXT8Qxg  
    7.设计过程 Jm3iYR+,  
    E|ZLz~  
    ePY69!pO5e  
    J72 YZrc  
    'cf8VD  
    q&V=A[<rz  
    4Dv42fO  
    设计和优化过程由两步完成： 4fau 9bW  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 R|K#nh  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 A{ Ejk|  
     i]IZ0.?Y  
    8.系统模拟 *!u a?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?&"!,  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ?OdJ t  
    • 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。 Zl7m:b2M  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 k1_ 3\JO"6  
    Jtl[9qe#]  
     T^.W'  
    &+7G|4!y  
    9. 初始几何光学设计的结果 ]`}R,'P  
    S<DS|qOo  
    Cs8e("w  
    q /^&si  
    <rFKJ^B  
    感兴趣的优化函数 pYaq1_<+  
    • 效率满足（>95%） ntEf-x<  
    • 信噪比不满足（<30db） 2Ls  
    • 杂散光不满足（>5% ^r0mx{i&  
     ccJ!N  
    &HYs^|ydrr  
    "P {T]  
    EFS2 zU  
    10. 后续IFTA优化后的结果 O)9{qU:[b  
           VU 8 ~hF  
    or..e  
    3bPF+(`J  
     Zv)x-48  
    -<.b3Mh  
    感兴趣的优化函数 J;cTEB  
    • 效率满足（>95%） \ D,c*I|p7  
    • 信噪比满足（<30db） i;8tA !  
    • 杂散光满足（<5%） k-a3oLCR,  
    |HMpVT-;j  
    11.总结 xk$U+8K  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 63n<4VSH  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 =)9@rV&~  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 q/HwcX+[b  
    • 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。 8m;tgMFO  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $E]W U?U  
     
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