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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。 ByivV2qd{  
    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。 w ;]~2$  
    'D[g{LkL  
    2．模拟任务 <?Y.w1  
    ]vUTb9>{?  
    vJfj1 f  
    DOE： &? z6f9*$  
    相位型衍射 Y~g*"J5j  
    光束整形器 p?Jx2(%m  
    直径：2mmx2mm ;H`>jI$  
    形状：圆形 C,G$C7$%  
    相位级次：16     f{ER]U  
    c~v(bK  
    egh_1Wg2a  
    3.建模任务：入射光场 3fhlMOm  
    -=VGXd  
    jCxg)D7W  
    高斯准直激光光束的光束参数 Pj7n_&*/  
    'G8.)eTA'  
    • 波长：632.8nm lAA s/  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm t`eUD>\  
    eG\`SKx_  
    'bx$}w N  
     G !;<#|a  
    4.建模任务：期望输出光场 sFa5#w*>  
    f) @-X!  
    !F[^?:pK  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KV]8o'  
    k \V6 q9*  
    • FWHM-直径：0.5mm IHStN,QD  
    • 边缘宽度：50um _H)>U[  
    • 效率：>95% $|n#L6k  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @`H47@e  
    • 杂散光：<5% q<>aZ|r  
     >q^l  
     _'"$,~ZWY  
    yp\s Jc`  
    5.设计方案 V>:ubl8j0l  
    2-x#|9  
    RqE|h6/  
    • 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）。 U]W+ers  
    • 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）。 ^E= w3g&  
    &0*IN nlc?  
    ]q<Zc>OC  
     2#t35fU  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 -1<*mbb0  
     f]37Xl%I  
    @-G^Jm9~\m  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 3lT>C'qq  
    • 用户必须输入所需的信息 HL34pmc  
    - 入射场 t%Hy#z1W_  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） oRQJ YH  
    - 系统参数 gy6Pf4Yo  
    - 制造条件 GMJ</xG  
    U6 $)e.FO  
     <{k r5<  
    0VBbSn}Z<  
    7.设计过程 +ht{ARX2(  
    uSU[Y,'x  
    |A%Jx__  
    A0`#n|(Ad!  
    YMfjTt@Q  
    mOE%:xq9-  
    _pe_w{V-b6  
    设计和优化过程由两步完成： w0!4@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b$k|D)_|  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ( S=RFd  
     R0_O/o+{  
    8.系统模拟 M^3pJ=;5  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !i77v, (#|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @EV*QC2l;Y  
    • 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] ^Wo  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 i |IG  
    bUBQ  
     I|oS`iLl$  
    ^;=L|{Xl  
    9. 初始几何光学设计的结果 /swNhDQ"o  
    ]F81N(@:F  
    8,m3]Lg  
    `R+I(Cb  
    @.SuHd  
    感兴趣的优化函数 Kfl#78$d  
    • 效率满足（>95%） .,$<waGD  
    • 信噪比不满足（<30db） \n`)>-  
    • 杂散光不满足（>5% @ky<5r*JU(  
     X cDu&6Dy  
    32KL~32Y  
    T_=iJ: Q  
    S B# Y^!  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Y&JK*d  
           do>,ELS+m  
    QqU>V0y"w(  
    CW9vC  
     )%T< Mw2u  
    nnol)|C{5Y  
    感兴趣的优化函数 4T<4Rb[  
    • 效率满足（>95%） ;"N4Yflz  
    • 信噪比满足（<30db） q+}KAk|]V  
    • 杂散光满足（<5%） $VRVM Y [q  
    +dgHl_,i  
    11.总结 ]`,jaD  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0`D` Je<t  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -4IHs=`;I  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ?!Bf# "TY  
    • 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。 +91j 1?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Un[ 0or  
     
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