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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。 Z yE `/J'  
    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。 @wE5S6! B\  
    2oNk 93D  
    2．模拟任务 I?ae\X@M  
    L#+q]j+  
    SjwyLc  
    DOE： wtH? [>S;)  
    相位型衍射 \}p6v}  
    光束整形器 *=+td)S/1  
    直径：2mmx2mm >g+?Oebgw  
    形状：圆形 aC%m-m  
    相位级次：16     y0'Rmk,  
    N4L|;?  
    f] J M /  
    3.建模任务：入射光场 A-T]9f9  
    hvDNz"ec{  
    CS==A57I  
    高斯准直激光光束的光束参数 C4~;yhz  
    }^/9G17  
    • 波长：632.8nm @8;W\L$~1  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm fO0XA"=  
    /+\uqF8F  
    5A sP5  
     &Nczv"TM  
    4.建模任务：期望输出光场 n#wI@W >%+  
    @@8J6*y  
    ]y,==1To  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: >i5acuth  
    X_$Cb<e  
    • FWHM-直径：0.5mm @> E2?CV  
    • 边缘宽度：50um 1Dv R[Lx%  
    • 效率：>95% ~:3QBMk::  
    • 信噪比（SNR）：>30dB nIU6h  
    • 杂散光：<5% 0el9&l9Ew  
    WIv?}gi: X  
     <-,gAk)u  
    7tcPwCc{  
    5.设计方案 Lz:(6`S  
    ~Uxsn@nLr  
    dVsE^jsL  
    • 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）。 >|twyb  
    • 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）。 5lm<%  
    2UFv9  
    yp66{o  
     K9OYri^TQ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Ee3hG2d`  
     j{Txl\D>  
     }(1JaG  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 A9kzq_ 3  
    • 用户必须输入所需的信息 4Qo]n re!  
    - 入射场 <K8\n^i~c  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） V( -mD  
    - 系统参数 *7h!w!LN~  
    - 制造条件 4*'pl.rb>  
    hED=u/ql[  
     %YSu8G_t  
    XwlbJ=mf  
    7.设计过程 e(I =^#u6  
    DBT&DS  
    pGK;1gVj  
    9Iz%ht  
    5JLu2P  
    $`- 4Ax4%  
    I;Bjfv5  
    设计和优化过程由两步完成： qfK`MhA}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &'DU0c&  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^1L>l9F  
     T9u<p=p  
    8.系统模拟 7 <Q5;J&;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !ykx^z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 bf!M#QOk?  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 tX"Th'Qi  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a(v>Q*zNP  
    >B2q+tA  
     HjGyj/78w  
    I<8sI%,s  
    9. 初始几何光学设计的结果 >$,y5 AJ&  
    ]s GHG^I6  
    9`w)  
    Jte#ZnP  
    +C(/ Lyo}  
    感兴趣的优化函数 S-'fS2  
    • 效率满足（>95%） y(=#WlK }  
    • 信噪比不满足（<30db） w&B#goS  
    • 杂散光不满足（>5% vJU*>U,  
     0#YX=vjX7  
    jD`d#R  
    zdEPDd B  
    ]/B$br'O{?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !k/Pv\j/R  
           IW% |G  
    =pk)3<GwF  
    +5&wOgx  
     ,57`D'  
    {!K-E9_,S  
    感兴趣的优化函数 )"m!YuS Y  
    • 效率满足（>95%） pIKSs<IP  
    • 信噪比满足（<30db） #zR bx  
    • 杂散光满足（<5%） DmBS0NyR7Y  
     aKd+CO:  
    11.总结 Y"6w,_'m  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 yH<$k^0r*  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3^Q]j^e4Ny  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 x $zKzfHW  
    • 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。 W{rt8^1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 His*t1o8'O  
     
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