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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。 @^.W|Zh[&  
    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。 wsH_pF  
    nSBhz  
    2．模拟任务 #,6T.O  
    Z_S{$D  
    XpE847!soL  
    DOE： fn5-Tnsq*  
    相位型衍射 N]| >\  
    光束整形器 gVR]z9  
    直径：2mmx2mm ]{\M,txo8  
    形状：圆形 ]b sabS?  
    相位级次：16     [2Nux0g  
    7:b.c  
    Xxd]j]  
    3.建模任务：入射光场 0%}*Zo(e+  
    %OO}0OW  
    ) < U9  
    高斯准直激光光束的光束参数 LGZa l&9AY  
    r;[=y<Yf  
    • 波长：632.8nm g|$;jQ\_  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ey4.Hj#T  
    [ >\|QS|  
    /T(9:1/G  
     + Hv'u  
    4.建模任务：期望输出光场 udLIAV*  
    gM=:80  
    &{+0a[rN  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: qdv O>k3  
    yrfV&C%=n  
    • FWHM-直径：0.5mm 2E!~RjxSY  
    • 边缘宽度：50um '/@wk#,  
    • 效率：>95% fHH  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?7LvJ8  
    • 杂散光：<5% |}UkVLc_^  
    ,R<9yEWm  
     o,* D8[  
    /"j 3B\`?  
    5.设计方案 73Jm  
    GfEWms8z  
    0NC70+4L  
    • 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*-_  
    • 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）。 h3 XS t  
    ^rP]B-)  
    6b'.WB]-  
     HBtk)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 vI5lp5( -3  
     DmLx"%H3  
    5ct&fjmR_  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 tLfhW1"  
    • 用户必须输入所需的信息 a6e{bAuq  
    - 入射场 Xw!\,"{s  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） xHJkzI  
    - 系统参数 gC/ e]7FNr  
    - 制造条件  G7a l@  
    tZKw(<am  
     [{BY$"b#:  
    fTvm2+.nX  
    7.设计过程 'EAskA] *  
    Im/tU6ybV  
    A&~fw^HM  
    er)I".|  
    N6}/TbfAR  
    +W*~=*h|  
    `;;l {8  
    设计和优化过程由两步完成： Hn(1_I%zF  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 'Uf?-t*LT@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 k<^M >` $  
     X4!7/&  
    8.系统模拟 vb6EO[e% I  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9 =;mY  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~RuX2u-2&u  
    • 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。 "Nj/{BU  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 crP2jF!  
    &R_7]f+%)  
     m3lz#Pm'0  
    jBw)8~tYm  
    9. 初始几何光学设计的结果 mSxn7LG  
    6- i.*!I 8  
    CPP~,E_  
    SE]5cJ'>  
    !EB<N<P"t  
    感兴趣的优化函数 rXX>I;`&  
    • 效率满足（>95%）  V>'  
    • 信噪比不满足（<30db） lZcNio  
    • 杂散光不满足（>5% ZLv/otf:|"  
     &P|[YP37_  
    E s5: S#  
    xZ9:9/Vg  
    A>yU0\A  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :/;/mHG]  
           7R2O[=Szq  
    EX`P(=zD  
    'RK"/ZhqE  
     fo@^=-4A-  
    S13cQ?4  
    感兴趣的优化函数 oY18a*_>M1  
    • 效率满足（>95%） A]/o-S_  
    • 信噪比满足（<30db） -[V-f> :  
    • 杂散光满足（<5%） ump~)?_B  
    "n!yK  
    11.总结 cqNK`3:.j  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (8JU!lin  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +tqErh?Al  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 m.e]tTe  
    • 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。 6gg8 h>b  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 AC) M2;  
     
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