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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。 ^6obxwVG  
    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。 0/),ylCj  
    gTs5xDvJ  
    2．模拟任务 d F),  
    "Z,'NL>&  
    8_:jPd! 3  
    DOE： l3.HL> o  
    相位型衍射 92S<TAdPP  
    光束整形器 B` n!IgF8  
    直径：2mmx2mm (h2bxfV~+  
    形状：圆形 rH & ^SNc  
    相位级次：16     PInU-"gG  
    fD V:ueO  
    {@({po  
    3.建模任务：入射光场 qex.}[  
    5z=;q!3  
    x! Z|^q  
    高斯准直激光光束的光束参数 BE:GB?XBH  
    rrmr#a  
    • 波长：632.8nm ``0knr <  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm RW%e%  
    Vo%@bj~>  
    F2lTDuk>C  
     &;*jMu6  
    4.建模任务：期望输出光场 pOx0f;'G+  
    `a  
    @ VVBl I  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :+en8^r%  
    ~-|K5  
    • FWHM-直径：0.5mm wzF/`z&0?6  
    • 边缘宽度：50um / bfLox  
    • 效率：>95% t13wQ t  
    • 信噪比（SNR）：>30dB -Y;(yTtz  
    • 杂散光：<5% jsH7EhF{'  
    DzH1q r  
     O57 eq.aT  
    /tDwgxJ  
    5.设计方案 ub7|'+5  
    e")s1`  
    sBB>O@4  
    • 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）。 6 [w_ /X"  
    • 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）。 R$_#7>3  
    'IKV%$k  
    |3QKxS0  
     x^xlH!Sc  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~X)Aw 3}F  
     'z>|N{-xG  
    e@w-4G(;  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !S$LRm\ '  
    • 用户必须输入所需的信息 Jvgx+{Xu  
    - 入射场 DTH;d-Z  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .\".}4qQ  
    - 系统参数 *FmY4w  
    - 制造条件 ?45bvkCT  
    H0LEK(K  
     .T#h5[S2x  
    ko2?q  
    7.设计过程 zU}Ru&T9  
    au1uFu-  
    \u9l4  
    F^fL  
    _H} 8eU  
    8{^zXJi]m  
    "**Tw'  
    设计和优化过程由两步完成： 6F !B;D-Q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 o'+p,_y9Y@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RoS&oGYqR  
     Na=.LW-ma=  
    8.系统模拟 /m"O.17N  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 $pr\"!|z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .!/w[Z]  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ae_Y?g+3  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 bvzNur_  
    <$metN~9j  
     d< j+a1&  
    "MM)AY*b  
    9. 初始几何光学设计的结果 g3B%}!|  
    Rr A9@95+  
    AWo\u!j  
    ~XU%_Hz  
    L6<.>\^Z"  
    感兴趣的优化函数 8~* |muN.e  
    • 效率满足（>95%） "Tt5cqUQoY  
    • 信噪比不满足（<30db） t}6QU  
    • 杂散光不满足（>5% &|MdBJ  
     eO%w i.Q  
    :O)\+s-  
    O2N7qV3 U,  
    w eX%S&#?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 {+Zj}3o  
           <UsFBF  
    y Ny,$1  
    g&&-  
     \*yH33B9  
    ERTjY%A  
    感兴趣的优化函数 K4U_sCh#f  
    • 效率满足（>95%） l/xpAx  
    • 信噪比满足（<30db） aoqG*qh}b  
    • 杂散光满足（<5%） OKi}aQ2R*  
    uSQlE=  
    11.总结 Oz{FM6  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 TF_wT28AU2  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 U\y:\+e l  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wHuz~y6  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 #|j8vmfn$e  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 NdxPC~Z+  
     
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