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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。 # [0>wEq  
    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。 oq>8  
    =n}+p>\s  
    2．模拟任务 v_zVhE tY  
    dt efDsK  
    dIUg e`O9  
    DOE： JlF$|y,gV,  
    相位型衍射 Po=@ 6oB  
    光束整形器 *:*Kdt`'G  
    直径：2mmx2mm \R0&*cnmo  
    形状：圆形 7Qc 4Oz:t  
    相位级次：16     X8Xw'  
    B-<H8[GkG1  
    TZ]D6.mD  
    3.建模任务：入射光场 Z3)l5JG)  
    MMI7FlfY  
    K`25G_Y3@  
    高斯准直激光光束的光束参数 Zu$30&U  
    'WA]DlO  
    • 波长：632.8nm Q0}Sju+HX  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm BtZycI  
    2[Ja|W\If  
    d`_X$P4y  
     ^_cR  
    4.建模任务：期望输出光场 Xiyh3/%yy  
    TzCNY@y  
    \.R+|`{tf  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Y-.pslg  
    nEZo F  
    • FWHM-直径：0.5mm j^g^=uau  
    • 边缘宽度：50um ,pgpu !  
    • 效率：>95% 2 f8Cs$Opb  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5jpb`Axj#  
    • 杂散光：<5% DKjkO5R\  
    !1:364  
     -qPYm?$  
    ~t $zypw  
    5.设计方案 hY?x14m$3  
    c&+p{hH+  
    kc3dWWPe  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Y+k)d^6r  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 k-v@sb24_  
    H'L ~8>  
    Sc<%$ Gd  
     (5SN=6O  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 k0=$mmmPY  
     @q?zh'@;  
    Btmv{'T_y@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `g;`yJX<  
    • 用户必须输入所需的信息 .H,wdzg)  
    - 入射场 QsaaA MGY  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Hd1e9Q,:|  
    - 系统参数 $6ZO V/0  
    - 制造条件 p~T)Af<(  
    )$*T>.JA  
     .,C8ASfh  
    fE\;Cbi  
    7.设计过程 kp~@Ub @O3  
    BwN65_5p  
    {%S>!RA  
    >g+ogwZ  
    'NM$<<0  
    uZe|%xK$y  
    ?(cbZ#( o  
    设计和优化过程由两步完成： DQ{Yr>J  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 M>CW(X  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Zhl}X!:c?\  
     , qj  
    8.系统模拟 pU4 B6KTW  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .[v4'ww^  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 D Hkmn  
    • 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。 +gG6(7&+=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 zCdQI  
    S C8r.  
     j5*W[M9W  
    .=WsB@+   
    9. 初始几何光学设计的结果 }c>[m,lz  
    SBBDlr^P  
    {2`:7U ~|  
    sLE@Cm]k  
    f^8,Z+n  
    感兴趣的优化函数 sv<U$M~)X  
    • 效率满足（>95%） x[Xj[O  
    • 信噪比不满足（<30db） T@PtO "r  
    • 杂散光不满足（>5% \vBpH'hR,'  
     $z-zscco  
    Hq.ys>_  
    %&L]k>n^  
    ^^[MDjNy@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 >&K1+FSmyJ  
           [vuqH:Ln  
    ,Db+c3  
    )q?z "F|  
     5>J{JW|  
    <<@vy{*Hg  
    感兴趣的优化函数 T&_!AjH  
    • 效率满足（>95%） &J~vXk: !  
    • 信噪比满足（<30db） S ^?&a5{o  
    • 杂散光满足（<5%）  '&/"_  
    1LTl=tS#  
    11.总结 Xg |_  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Jsee8^_~  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d($f8{~W  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ='1J&w~7  
    • 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。 Gld|w=qr  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =W1`FbR  
     
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