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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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    离线infotek
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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。 m|a9T#B(  
    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。 \iuR+I  
    $^Fl*:6  
    2．模拟任务 Y[ G_OoU  
    .Ro/ioq  
    Q#bW"},^k  
    DOE： $@g]?*L:  
    相位型衍射 D -}>28  
    光束整形器 S$6|K Y u  
    直径：2mmx2mm D!<F^mtl  
    形状：圆形 `zd,^.i5~  
    相位级次：16     |.<_$[v[x  
     (I[_}l  
    a:kAo0@":j  
    3.建模任务：入射光场 P*|N)S)X%  
    xEb>6+-F@  
    )H8_.]|  
    高斯准直激光光束的光束参数 Y0LZbT3  
    pu-HEv}]a|  
    • 波长：632.8nm 1'kO{Ge*p:  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 4>JSZ6i#n  
    E C?}iP  
    ewDYu=`*  
     dbp\tWaW  
    4.建模任务：期望输出光场 -'rdN i  
    `MtzA^Xr  
    B}e/MlX3M  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: VUb>{&F[  
    e~r/!B5X  
    • FWHM-直径：0.5mm ^7gGtz2  
    • 边缘宽度：50um w^yb`\$  
    • 效率：>95% X Xque-  
    • 信噪比（SNR）：>30dB -IPo/?}  
    • 杂散光：<5% wi(Y=?=  
    j\2Qe %d  
     YIQD9  
    ]#tB[G  
    5.设计方案 inP2y?j  
    "<,lqIqA;  
    Y },E3<  
    • 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）。 |z-f 8$  
    • 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）。 *ap,r&]#F  
    *a9cBl'_  
    CM6% g f3  
     C@(@n!o:!  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {)YbksrJ{  
     uLhGp@Dx  
    iaGA9l<b  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Z,&O8Jelf  
    • 用户必须输入所需的信息 iw@rW5%'~  
    - 入射场 qeZG/\,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |v&)O)Jg  
    - 系统参数 rRTKF0+  
    - 制造条件 l.Q  
    "1O_h6 C  
     \)PB p  
    (i "TF2U,<  
    7.设计过程 MxTJgY  
    ]'.qRTz'\t  
    <Q[%:LD  
    bnxp[Qk|5  
    ,=/9Ld2w9  
    0.MB;gm:  
    -(vHy/Hz.  
    设计和优化过程由两步完成： P,v7twc0M  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7e_4sxg'(3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ym;]3<I?I[  
     D8A+`W?  
    8.系统模拟 )g pN 5TDd  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 rH}|~  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 vNO&0~  
    • 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。 TWP@\ BQ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 * #yF`_p  
    pb!2G/,.[  
     Fh~9(Y#  
    p=+Y7NE)  
    9. 初始几何光学设计的结果 35h|?eN_m!  
    ,!= sGUQ)  
    D*l(p5[  
    1[P}D~ nQ  
    YwVA].p@TI  
    感兴趣的优化函数 l\_!oa~  
    • 效率满足（>95%） x{H+fq,M  
    • 信噪比不满足（<30db） g=:o'W$@  
    • 杂散光不满足（>5% x[ A|@\Z  
     9Po>laT 5  
    NlYuT+  
    |nMjv]#  
    7%h;To-<6  
    10. 后续IFTA优化后的结果 '5}hm1,  
           Ar-Vu{`  
    1P)K@j  
    u#6s^ )W  
      ^B"LT>.[  
    N"9^A^w8k  
    感兴趣的优化函数 'o='Q)Dk  
    • 效率满足（>95%） yQJ0",w3o.  
    • 信噪比满足（<30db） "6,fIsU  
    • 杂散光满足（<5%） l;M,=ctB(  
    yY]x' 'K  
    11.总结 F:zmO5L5  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 f2.=1)u.  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 rtPo)#t  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 O>E}Lu;|  
    • 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。 [I;C 6p  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 yLRe'5#m  
     
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