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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。 IrUpExJ  
    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。 i$2MjFC-  
    S:DcfR=a  
    2．模拟任务 :1%VZvWk*  
    UeC 81*XZ  
    !k ;[^>  
    DOE： C5d/)aC  
    相位型衍射 XWJ0=t&}  
    光束整形器 E%KC'T N^D  
    直径：2mmx2mm G;Pt|F?c  
    形状：圆形 vQE` c@^{  
    相位级次：16     h/w]  
    WIhIEU7/  
    #zh6=.,7  
    3.建模任务：入射光场 1 / F<T  
    =/)Mc@Hb  
    zV9 =  
    高斯准直激光光束的光束参数 YeR7*[l  
    Iht mD@H}  
    • 波长：632.8nm _ +u sn.  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm yKel|vM#  
    })Ix .!p  
    9} IVNZc  
     & C!g(fS  
    4.建模任务：期望输出光场 BIwgl@t!>  
    +A;n*DF2  
    .CB"@.7  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: S8rW'}XJ=H  
    zSX'  
    • FWHM-直径：0.5mm i|:: v l  
    • 边缘宽度：50um Uj y6vgU;  
    • 效率：>95% +^o3}`  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 0$Qn#K  
    • 杂散光：<5% UeIqAG8  
    C{U[w^X  
     x|P<F2L  
    C"V?yDy2~  
    5.设计方案 n:{-Vvt  
    |~1rKzZwF  
    yAZ.L/jyr  
    • 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）。 Z)b)v  
    • 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）。 0DW'(#`  
    @p?b"?QaB  
    rVc zO+E  
     ^$T!@ +:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Q)7L^  
     2xz%'X%  
    3/#R9J#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 c+YYM :S  
    • 用户必须输入所需的信息 DT1i2!  
    - 入射场 iLI.e rm  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） D|8sjp4  
    - 系统参数 H_xQ>~b  
    - 制造条件 E: LQ!  
    ;NN(CKZ9A  
     n8y,{|  
    nOL 25Y:  
    7.设计过程 !Barc ,kA  
    ~L Bq5a  
    vb80J<4  
    2rE~V.)%  
    E?;T:7.%  
    G Yy!`E  
    .,BD DPFB  
    设计和优化过程由两步完成： #xJGuYdv  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 cxF?&0[mY  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /d]V{I~6  
     5;i!PuL  
    8.系统模拟 HK,G8:T  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %I2xK.8=  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ty,)mx){)  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 0;m$a=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "gl:4|i '  
    }i/2XmA )  
     [?K\%]  
    \Z7([Gh  
    9. 初始几何光学设计的结果 X6"^:)&1M  
    Qi'WV9ke  
    b&V]|Z (  
    Osvz 3UMY3  
    +8@`lDnr  
    感兴趣的优化函数 7AFS)_w  
    • 效率满足（>95%） %?9r(&  
    • 信噪比不满足（<30db） *Yk8Mj^_h  
    • 杂散光不满足（>5% K {1ZaEH  
     & 4Iqm(  
     lN`_0  
    +68K[s,FD  
    Cx3m\ \c  
    10. 后续IFTA优化后的结果 lVp~oZC6[  
           {-7yZ]OO$  
    ek.WuOs  
    ^*UfCoj9Z  
     QGCdeE$K  
    Hk~ gcG  
    感兴趣的优化函数 >7Sl( UY-  
    • 效率满足（>95%） :,z3 :PL  
    • 信噪比满足（<30db） TWR#MVMI  
    • 杂散光满足（<5%） SAxa7B/U2  
    sz2SWk^&  
    11.总结 >^\>-U|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 f[I'j0H%  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 i11GW  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~1]2A[`s!  
    • 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。 i7!mMO8]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (l!D=qy  
     
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