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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。 [xiZkV([  
    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。 [80jG+6  
    iK{ a9pt  
    2．模拟任务 i8A{DMc,U  
    G v(bD6Rz  
    t_1a.Jv  
    DOE： +grIw# j  
    相位型衍射 !\wdX7%  
    光束整形器 Dpp 3]en.  
    直径：2mmx2mm a=bP   
    形状：圆形 ;=piJ%k  
    相位级次：16     ]O2ku^yM  
    .RocENO0  
    EMME?OW$  
    3.建模任务：入射光场 sr%tEKba)  
    W,~s0a!  
    "5*n(S{ks  
    高斯准直激光光束的光束参数 Nx>WOb98  
    p@`rBzGp  
    • 波长：632.8nm FT'_{e!M  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 5&]|p'"W\  
    =/wAk0c^y  
    d5$2*h{^v  
     ]nE_(*w  
    4.建模任务：期望输出光场 sdP% Y<eAT  
    _[}r2,e  
    O<nJbsl_w  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: j.O7-t%C  
     5|2v6W!e  
    • FWHM-直径：0.5mm OM5"&ZIZb  
    • 边缘宽度：50um g7!P|  
    • 效率：>95% yGl (QLk  
    • 信噪比（SNR）：>30dB -kY7~yS7  
    • 杂散光：<5% (3YqM7cqt  
    o3*IfD  
     K$_Rno"  
    0&$+ CWSM  
    5.设计方案 ]Cd 1&  
    f&=y\uP]  
    sXm8KV  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 (,$ H!qKy  
    • 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 )z'FOaI  
    Am3^3>  
    O8+e: K[D  
     }m NP[L  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 LQ4GQ qS*  
     X;ef&n`U0  
    envu}4wU=e  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 yP2[!vYw  
    • 用户必须输入所需的信息 S%n5,vwE  
    - 入射场 \zA$|) x  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） N\b%+vR  
    - 系统参数 \ F=w~ $)  
    - 制造条件 UKyOkuY:w  
    Ijq',@jE  
     I=)Hb?q T~  
    C$`z23E  
    7.设计过程 NyU~8?bp  
    /zZ$<mVG  
    CpHF3o`Z6  
    :@KU_U)\  
    J \U}U'qP  
    krwY_$q  
    c]jK Y<  
    设计和优化过程由两步完成： ~5$V8yfx h  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 yv| |:wZC  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >*rsRR  
     TTcMIMyLT  
    8.系统模拟 ~6!{\un   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 PY7j uS[+  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 D*3\4=6x  
    • 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。 i/QE)"B"q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ]5IG00`  
    q:N"mp<%  
     m@o/W  
    FNlzpCT~L  
    9. 初始几何光学设计的结果 c;DWSgIw  
    WP&P#ju&  
    O-- "\4  
    NN1d?cOn  
    td-2[Sy  
    感兴趣的优化函数 LY}%|w  
    • 效率满足（>95%） &L}e&5  
    • 信噪比不满足（<30db） 4$9WJ ~V{  
    • 杂散光不满足（>5% +=#sa m*i  
     mmP>Ji  
    K~ gt=NH  
    HRO :U%  
    5Z{i't0CQ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ~PYMtg=i  
           @8X)hpHf  
    ]S+NH[g+  
    ZrJAfd\5c  
     Ut4cli&cC  
    :lz@G 4 =C  
    感兴趣的优化函数 '5zolp%St  
    • 效率满足（>95%） PR?Ls{}p\  
    • 信噪比满足（<30db） d dB}mk6  
    • 杂散光满足（<5%） F VBuCi?W  
    3]DUUXg$  
    11.总结 9%aBW7@SK  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 B-`d7c5  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 & Ji!*~sE  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $/</J]2`;  
    • 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。 3'WJx=0?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 [#S[= %  
     
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