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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。 {I"`(  
    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。 .C7;T'>!  
    %yJ $R2%*y  
    2．模拟任务 <&Q(I+^  
    qTd6UKg  
    0s+pcqOd^  
    DOE： qt&zo5  
    相位型衍射 9p '#a:  
    光束整形器 ;~ , <8  
    直径：2mmx2mm Ad'b{C%  
    形状：圆形 n>["h2  
    相位级次：16     1-6[KBQ8  
    :4'Fq;%C  
    tMQz'3,X  
    3.建模任务：入射光场 :!nBTw  
    ocbNf'W;  
    B6hd*f  
    高斯准直激光光束的光束参数 YnLwBJ2i  
    f:6%DT~a&C  
    • 波长：632.8nm I'$}n$UvZ  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm H.R7,'9  
    o 2Okc><z  
    <xpHlLc  
     H;(|&Asq>  
    4.建模任务：期望输出光场 fj,]dQ T  
    Y\pRk6,  
    !?%'Fy6t  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ]0yYMnqvr  
    xM6v0Ua  
    • FWHM-直径：0.5mm ctB(c`zcY  
    • 边缘宽度：50um e_{!8u.+  
    • 效率：>95% -'jPue2\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Il&}4#:  
    • 杂散光：<5% ?5yj</W  
    Pu-/*Fx  
     SSh=r  
    W<"{d  
    5.设计方案 rt5eN:'qY  
    i9FtS7  
    b}OOG  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 C1 YG=!  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 _s> ZY0  
    [q5N 4&q\  
    :a#p zEK  
     1G6MO  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 >tFv&1iR  
     ^& R H]q  
    ^twJNm{99  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 z%pD3J?>  
    • 用户必须输入所需的信息 _=\=oC  
    - 入射场 `T \"B%  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） G',*"mZQ[  
    - 系统参数 /V% ]lmxQ  
    - 制造条件 <m|\#Jw_V  
    QlFt:?7f  
     ,@b7N[h  
    V;V,G+0Re  
    7.设计过程 ,%a7sk<5k  
    xn)eb#r  
    O^AF+c\n  
    qXQ/M]  
    1p[Z`m*9  
    /K WR08ftp  
    ctzaqsr  
    设计和优化过程由两步完成： ;Q0WCm\5  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Qf}^x9'  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 A,2dK}\>  
     u VZouw#  
    8.系统模拟 O73 /2=1V  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /0J1_g  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  / hl:p  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 -q-/0d<l  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 }uTe(Rf  
    jr9/  
     X@[)jWs  
    rkW2_UTZE  
    9. 初始几何光学设计的结果 HcrI3v|6  
    D=Pv:)*]  
    J}035  
    rU {E}  
    jb~/>I^1  
    感兴趣的优化函数 %qM3IVPK)q  
    • 效率满足（>95%） 5$T>noD  
    • 信噪比不满足（<30db） N~%F/`Z<+  
    • 杂散光不满足（>5% gDmwJr  
     Z !qHL$  
    {[&_)AW6m%  
    / xfg4  
    'kD~tpZ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 cN{-&\ 6L  
           *1Lkde@|{  
    ]/p)XHKo  
    G(puC4 "&  
     ?Q< o-o;B  
    NTHy!y<!h  
    感兴趣的优化函数 |Q'l&Gt6  
    • 效率满足（>95%） zLs[vg.(  
    • 信噪比满足（<30db） H@uCbT  
    • 杂散光满足（<5%） f&\v+'[p  
    -n-rKN.T  
    11.总结 Z]I[?$y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0wmz2zKV  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 l+>&-lX'  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 NY5?T0/[  
    • 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。 9Fl}"p[>L.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 X:*Ut3"  
     
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