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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。 Eakjsk  
    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。 } U1shG[  
    *]?YvY  
    2．模拟任务 Jn&>Z? @  
    &`2*6 )qa  
    t1g%o5?;  
    DOE： ui0(#2'h%  
    相位型衍射 sswAI|6ou  
    光束整形器 BTtYlpN6  
    直径：2mmx2mm 8@ g D03  
    形状：圆形 -3U} (cZ*  
    相位级次：16     LgKEg90w(  
    #wuE30d  
    HOb\Hn|6jq  
    3.建模任务：入射光场 Qnh1s u5  
    iqP0=(^m  
    W\Y 4%y}  
    高斯准直激光光束的光束参数 >&Lu0oHH  
    IQY#EyTb  
    • 波长：632.8nm [c )\?MWW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !&%bl  
    A1T;9`E  
    vG:,oB}  
     u)>*U'bM  
    4.建模任务：期望输出光场 4HmRsOl  
    tvCTC ey  
    D"5~-9<  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ~,1X>N"  
    XaSl6CH  
    • FWHM-直径：0.5mm y%Ah"UY  
    • 边缘宽度：50um :PkSX*E[q  
    • 效率：>95% nwH|Hs riU  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5|z[%x~f  
    • 杂散光：<5% L6qA=b~iz  
    jZ yh   
     ]2 N';(R  
    X~!?t }  
    5.设计方案 Yy1Pipv  
    \?}.+v  
    c~;.m<yrf  
    • 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）。 Hb4rpAeP  
    • 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）。 Np_6ZUaqz  
    y+h=x4t  
    Vdyx74xX  
     %&GQ]pmcY  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ZH :X 4!  
     t F( mD=[  
    W0hLh<Go  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 -2 ?fg   
    • 用户必须输入所需的信息 ypVr"fWB  
    - 入射场 2V 'Tt3  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |3@]5f&  
    - 系统参数 "5bk82."  
    - 制造条件 (>23[;.0  
    ktb. fhO  
     a[De  
    ~coG8r"o  
    7.设计过程 euK!JZ  
    E ..[F<5  
    c8MNo'h  
    \GP c_m:qL  
    Atw^C+"vW&  
    =r8(9:F!  
    un=)k;oh  
    设计和优化过程由两步完成： CPG %*E*  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !s:|Ddv  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 S/aPYrk>6  
     zvWQ&?&o2  
    8.系统模拟 V;=T~K|)>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !b=$FOC>  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7)#/I  
    • 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。 hz|$3*q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 zQJbZ=5Bu"  
    f5v|}gMAX  
     5+J/Qm8{bb  
    |xOOdy6 )~  
    9. 初始几何光学设计的结果 LV0{~g(!%  
    *V}}3Degh  
    )Ec;krb+  
    nq;)!Wry  
    :OM>z4mQ  
    感兴趣的优化函数 ] $*cmk(Y  
    • 效率满足（>95%） tuSgh!  
    • 信噪比不满足（<30db） _{aVm&^kA  
    • 杂散光不满足（>5% =O<BMq{d  
     9S^-qQH3}  
    l=yO]a\QZ  
    60Z)AQs;+J  
    )_ uK(UNZ5  
    10. 后续IFTA优化后的结果 H#D=vx'  
           O%I'   
    [+GG Wo  
    *V/SI E*8  
     zob-z=='  
    zc"eSy< w$  
    感兴趣的优化函数 n3w2&  
    • 效率满足（>95%） Sn]A0J_  
    • 信噪比满足（<30db） 5`J. ic  
    • 杂散光满足（<5%） >=bO@)[  
    Vz^:| qON  
    11.总结 mon(A|$|j  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  O-k(5Zb  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -T>`PJpJuL  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 xab[  
    • 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。 ?@#<>7V  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Xo,BuK&G  
     
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