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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。 1}tZ,w>  
    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。 jRm:9`.Q  
    f*Xonb  
    2．模拟任务 [^A.$,  
    pAtHU(}  
    =2s 5>Oz+  
    DOE： >J[g)$,  
    相位型衍射 hc5M)0d  
    光束整形器 Ht5 %fcD  
    直径：2mmx2mm =<_xUh.  
    形状：圆形 _J}ce  
    相位级次：16     =8X`QUmT  
    00Tm0rY  
    `mQY%p|  
    3.建模任务：入射光场 Vpt)?];P  
    _K )B  
    <P3r+ 1|R  
    高斯准直激光光束的光束参数 3q R@$pm  
    a^ <  
    • 波长：632.8nm Nb>|9nu O  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm R@5jEf  
    ilw<Q-o4(  
    @X>k@M  
     i5?)E7-  
    4.建模任务：期望输出光场 X1]&j2WR  
    ZD6rD (l9  
    F8;M++  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: p^&' C_?  
    hmtRs]7  
    • FWHM-直径：0.5mm k~>9,=::d  
    • 边缘宽度：50um }Jk.c~P)  
    • 效率：>95% u6'vzLmM  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Ms<^_\iPN  
    • 杂散光：<5% 95_ ?F7}9  
    9r fR  
     s{NEP/QQJ  
    zid?yuP  
    5.设计方案 #StD]d  
    GD}3 r:wDs  
    JS642T  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 = PqQJE}  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 f62z9)`^  
    2xZg, \  
    BcX}[?c  
     b\7-u-   
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 z tHGY  
     K8pfk*NZ_@  
    -3/:Dk`3  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 { Y|h;@j$  
    • 用户必须输入所需的信息 Z_iu^ Q  
    - 入射场 M/5/Tp  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） doBfpQ2  
    - 系统参数 yrdJX  
    - 制造条件 D2[wv+#)  
    k*-_CO-h  
     RI:x`do  
    mbsdiab#N  
    7.设计过程 i`gsT[JQRX  
    -fj;9('YJ  
    \_!FOUPz(  
    G`R Ed-Z[  
    a)(j68c  
    M`FsKK`  
    5w gtc~  
    设计和优化过程由两步完成： la8se=^  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 H#E   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 R# 8D}5[&  
     ,vrdtL  
    8.系统模拟 "@gJ[BL#  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 1i_~ZzX8  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 TIW6v4  
    • 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。 KA`1IW;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #v:<\-MjN  
    HoT5 5v!o  
     U# -&%|b$  
     c?}C {  
    9. 初始几何光学设计的结果 >RHK6c  
    *na7/ysT<  
    9u1_L`+b  
    |^S[Gr w  
    Q~,E K  
    感兴趣的优化函数 9'3bzhT$  
    • 效率满足（>95%） st{:] yTRk  
    • 信噪比不满足（<30db） $P^=QN5 Bb  
    • 杂散光不满足（>5% P;VR[d4e/  
     t}cj8DC!  
    ,'Y*e[  
    S"|D!}@-  
    lDe9EJR  
    10. 后续IFTA优化后的结果 cK(}B_D$  
           |O+R%'z'<  
    r;y&Wa  
    -gu)d5b  
     Fy`VQ\%7t  
    c[sC 2  
    感兴趣的优化函数 Wfu%,=@,  
    • 效率满足（>95%） k|BY 7C  
    • 信噪比满足（<30db） }C/}8<  
    • 杂散光满足（<5%） ?b#/*T}ac  
    ,G"?fQ7zR  
    11.总结 x)BG%{h  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 csRba;Z[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7vNS@[8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 y3 LWh}~E  
    • 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。 0w< iz;30  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 pJ+>qy5  
     
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