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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。 a}l^+  
    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。 mgeNH~%m@*  
    '\ec ,&4Z  
    2．模拟任务 ?`?"j<4e  
    DJSSc  
    yE3g0@*  
    DOE： (Sc]dH  
    相位型衍射 [G{{f  
    光束整形器 _iBNy   
    直径：2mmx2mm Yv!%Is  
    形状：圆形 NNC@?A7  
    相位级次：16     mVGQyX  
    ^` N+mlh  
    n m4+$GW   
    3.建模任务：入射光场 cPe0o'`[  
    [4,=%ez  
    eaQ)r?M  
    高斯准直激光光束的光束参数 @$ E&H`da  
    <_&H<]t%rI  
    • 波长：632.8nm  ajF-T=5  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 3QSP](W-(  
    |}paa  
    :AYp{"{  
     +o)o4l%3  
    4.建模任务：期望输出光场 \gferWm  
    X-Y:)UT  
    `mV&[`NZ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6Zwrk-,A  
    j`1% a]Bwc  
    • FWHM-直径：0.5mm xMI4*4y(  
    • 边缘宽度：50um WXP=U^5Si  
    • 效率：>95% GD?4/HkF  
    • 信噪比（SNR）：>30dB |- 39ZZOX  
    • 杂散光：<5% >pjmVl w?  
    7r#U^d(  
     U CzIOxp}  
    MKSiOM  
    5.设计方案 E[bJ5o**#  
    LU5e!bP  
    p b:mw$XQ7  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 #|76dU  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 4R-Y9:^t  
    e W&;r&26  
    Eh\0gQ=  
     T-pes1Wu  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )`?Es8uW  
     KWIH5* AM  
    6tXx--Nh  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :eqDEmr>  
    • 用户必须输入所需的信息 NqcmjHvy  
    - 入射场 a]^hcKo4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） fNOsB^Y  
    - 系统参数 /7#KkMg  
    - 制造条件 mB &nN+MV  
    t?H.M  
     =pQA!u]QE  
    NBzyP)2)  
    7.设计过程 1SoKnfz{6  
    kylR)  
    /Y:1zLs%  
    pfS?:f<+6"  
    ,Oojh;P_  
    X6s6fu;  
    'j>+eA>  
    设计和优化过程由两步完成： u*u>F@C8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `WvNN>R  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 4/; X-  
     DIO @Zo  
    8.系统模拟 e6n1/TtqM  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Oo{+W 5[  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 wW s<{ T  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 [V'3/#Z  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^zn j J\  
    =Ly7H7Q2  
     /MHqt=jP6  
    6||zwwk'.  
    9. 初始几何光学设计的结果 5qo^SiB.  
    5m2(7FC%su  
    xo#&&/6  
    _%#Q \ D  
    1.WdxMpW9  
    感兴趣的优化函数 vaQZ1a,  
    • 效率满足（>95%） H'68K8i0  
    • 信噪比不满足（<30db） Oq~>P!=   
    • 杂散光不满足（>5% IgH[xwzy[  
     Rt!G:hy7  
    lN94 b3_W  
    q H&7Q{  
    IxC/X5Mp^q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .-[uQtyWW  
           nnLE dJ}n  
    x]umh{H~  
    DArEIt6Q  
     K|$Dnma^n  
    '@'~_BBZP  
    感兴趣的优化函数 v w$VR PW  
    • 效率满足（>95%） l/[0N@r~  
    • 信噪比满足（<30db） ]|g{{PWH  
    • 杂散光满足（<5%） F, {M!dL  
    0JTDJZOz@#  
    11.总结 }Y\Ayl  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 aH<BqD[#  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 UKyOkuY:w  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ijq',@jE  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 s>`$]6wPa  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 '/+l\.z"&  
     
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