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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。 ^E7>!Lbvx  
    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。 a]465FY  
    sS$- PX C  
    2．模拟任务 gi7As$+E  
    I^{PnrB  
    G'z&U?Ng  
    DOE： j]"Yz t~u  
    相位型衍射 <L__;j1Wx  
    光束整形器 .Wq`q F(;  
    直径：2mmx2mm WbS2w @8  
    形状：圆形 wo[W1?|s  
    相位级次：16     BV&}(9z  
    <)]B$~(a  
    By@<N [I@  
    3.建模任务：入射光场 T] nZ3EZ  
    e3wFi,/@  
    )G6]r$M>o0  
    高斯准直激光光束的光束参数 Kk~0jP_B9  
    56o?=|  
    • 波长：632.8nm 'Z7oPq6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 6!i0ioZzi0  
    X./4at`  
    '7W?VipU  
     9`)NFy?  
    4.建模任务：期望输出光场 h.QKbbDj  
    I,AI$A  
    N L]:<FG  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: sf?D4UdIH  
    doxQS ohS  
    • FWHM-直径：0.5mm (0"9562  
    • 边缘宽度：50um / vge@bsE  
    • 效率：>95% +gOCl*L  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ];1z%.  
    • 杂散光：<5% 1H @GwQ|<=  
    =?57*=]0M  
     |J`YFv  
    awXL}m[_!  
    5.设计方案 5Lt&P 5BY  
    3u7E?*{sH  
    ?}B9=R$Pi  
    • 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）。 A"C%.InZ  
    • 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）。 "31GC7  
    -^;G^Uq6=  
    W?'!}g(~  
     FQ?H%UcW  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 d<qbUk3;  
     bs]ret$?(q  
    q!<`ci,uS  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 (>>pla^  
    • 用户必须输入所需的信息 5D]%E?ag  
    - 入射场 \GbT^!dj  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） -NZj :N  
    - 系统参数 89@89-_mC  
    - 制造条件 i2$U##-ro]  
    z0HCmj9T  
     iAT&C`,(&  
    S_6`.@B}  
    7.设计过程 pp#Kb 2*  
    9))%tYN  
    Z[AJat@H  
    Ajq;\- :  
    Y.i<7pBt  
    ^=D77 jS  
    eJ%~6c`@!  
    设计和优化过程由两步完成： Z5-"a?{Y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 S5v>WI^0h  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 cWp n/.a  
     UY{ Uo@k9x  
    8.系统模拟 #JO#PV%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 xwT"Q=|kW  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ',6QL4qV/  
    • 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。 xv 7^  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 0V}vVAa(B  
    n1uJQt  
     ))G%C6-  
    ,A =%!p+  
    9. 初始几何光学设计的结果 x7Ly,  
    \D,0  
    XOgX0cRC4  
    x;Dr40wD@y  
    '_r|L1  
    感兴趣的优化函数 P!B\:B%4~]  
    • 效率满足（>95%） +VDl"Hx  
    • 信噪比不满足（<30db） fPK|Nw]b  
    • 杂散光不满足（>5% f5wOk& G  
     Xj+1]KRN  
    cKF02?)TX  
    >S5D-)VX  
    !j%)nU  
    10. 后续IFTA优化后的结果 SY<!-g<1F  
           s.C-II?e  
    =#T6,[5  
    $hn_4$  
     Zf]d'oW{/  
    4=F~^Xc`  
    感兴趣的优化函数 c !P9`l~MQ  
    • 效率满足（>95%） e d4T_O;  
    • 信噪比满足（<30db） f:"es: Fb  
    • 杂散光满足（<5%） i]hFiX  
    %Dsa ~{  
    11.总结 Iy|]U&`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 faD(, H  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 `x6 i5mp  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 X_Y$-I$qd  
    • 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。 &ks>.l\  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ^"6xE nA]  
     
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