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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。 uB:utg  
    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。 DNaU mz  
    "8 "7AoE  
    2．模拟任务 &H{KXX"X  
    obE_`u l#  
    8V(#S :G35  
    DOE： s],+]<qX  
    相位型衍射 n300kpv  
    光束整形器 ,Mwj`fgh  
    直径：2mmx2mm $fY4amX6Z  
    形状：圆形 RSY{IY  
    相位级次：16      :RW0<  
    @`ttyI^1f  
    b&Sk./ J6  
    3.建模任务：入射光场 "+ji`{  
    bgm$<;`U  
    q*<Df=+B  
    高斯准直激光光束的光束参数 H{P"$zj`l  
    s3G3_&  
    • 波长：632.8nm 0Kjm:x9T  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm k]"Rg2>%  
    v:<UbuJw  
    |:tFQ.Z'2  
     s Hu~;)  
    4.建模任务：期望输出光场 RCq_FY  
    a-,BBM8|  
    xF_ Y7rw1w  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: $IQ  !g  
    3L4lk8Dd  
    • FWHM-直径：0.5mm $N=A,S  
    • 边缘宽度：50um 6;GL>))'  
    • 效率：>95% !_cT_ WHty  
    • 信噪比（SNR）：>30dB cV5Lp4wY?  
    • 杂散光：<5% t\]CdH`+  
    XH0R:+s  
     xS,#TU;)Ol  
    @M"h_Z1#  
    5.设计方案 *IGgbg[0  
    q"A(l  
    vGC^1AM  
    • 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）。 =1%3". "n@  
    • 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）。 ^m{kn8  
    L;'+O u  
    XWbe|K!e  
     #:3E.=  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 . c+RFX@0  
     Vcl"qz@Fj  
    l0b Y  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Y=4,d4uu  
    • 用户必须输入所需的信息 y8wOJZ<K  
    - 入射场 -X Bh\w  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） c% 0h!zF  
    - 系统参数 LC\Ys\/,U  
    - 制造条件 Vl?R?K=`~J  
    ^^%sPtp  
     Tfgx>2  
    ,l` q  
    7.设计过程 >GgX-SZ%  
    %"DEgI P  
    ZV_Z)<  
    6A/Nlk.  
    cu|#AW  
    `qSNS->  
    Lqbu]  
    设计和优化过程由两步完成： 3`k 1  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >&aFSL,f  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 t[F tIj6  
     GOa](oD}  
    8.系统模拟 lb&tAl"D  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 pH?VM&x  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 OHqLMBW!!  
    • 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。 'sY>(D*CQ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Hv<%_t_/  
    ?'$=G4y&?  
     OgS6#X  
    OsAXHjX}  
    9. 初始几何光学设计的结果 +:~&"U^ z&  
    X c,UR .  
    y^hpmTB3"  
    _ts0@Z_:  
    1?)<*[  
    感兴趣的优化函数 -Z<e`iFQS  
    • 效率满足（>95%） }!& w<wR  
    • 信噪比不满足（<30db） _W]2~9  
    • 杂散光不满足（>5% wQp,RpM  
     v (=fV/  
    s>"=6gb  
    X!CLOHVA a  
    [lQp4xgxi  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Cr4shdN34  
           =1^Ru*G  
    c$?qN&X_K  
    r1-?mMSU&  
     bI@+Or  
    I4  Tc&b  
    感兴趣的优化函数 H<%7aOwO2  
    • 效率满足（>95%） *2 4P T7  
    • 信噪比满足（<30db） 5gGYG]*l  
    • 杂散光满足（<5%） ?Hf^& yo  
    y*\ M7}](  
    11.总结 GfJm&'U&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %6L!JN  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _"a(vfl#  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 d<V+;">2  
    • 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。 =a?l@dI]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }^?dK3~q  
     
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