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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。 ~vscATQ  
    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。 F T$x#>  
    |@Ze{\  
    2．模拟任务 pmuT7*<19  
    /=[hRn@)A  
    H$k2S5,,z  
    DOE： `9& ~fWu  
    相位型衍射 FT Ytf4t  
    光束整形器 =5q_aK#i  
    直径：2mmx2mm %hVI*p3  
    形状：圆形 W}P9I&3  
    相位级次：16      jAxrU  
    X<<FS%:+  
    zrL+:/t  
    3.建模任务：入射光场 y41~  
    gXvE^fE  
    ly::?  
    高斯准直激光光束的光束参数 #:xv]qb`k  
    sP@7%p>wt  
    • 波长：632.8nm 2v`Q;%7O  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm K)#6&\0tT  
    "Ky&x$dje  
    5I&Dk4v  
     G<>h>c1>z  
    4.建模任务：期望输出光场 )ml#2XP!f  
    =h\uC).t&  
    >^GAfvW  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: a49t/  
    dYZB> OS  
    • FWHM-直径：0.5mm W.^R/s8O%5  
    • 边缘宽度：50um E]0Qz? W  
    • 效率：>95% B) BR y%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB =\IUBH+C  
    • 杂散光：<5% }$` PZUw>  
    8|~M!<  
     ]Q -.Y-J/O  
    J]5ZWo%  
    5.设计方案 ,!QtViA7  
    /pL'G`  
    P-\65]`C  
    • 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）。 q"u,r6ED  
    • 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）。 TGZr [  
    ot,=.%O  
    fF^A9{{BS  
     E&;;2  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 T'-kG"lb  
     S\sy] 1*?$  
    a,eEP43dn  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 AWDy_11Nm  
    • 用户必须输入所需的信息 =kb/4eRg  
    - 入射场 N>IkK*v  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6o]j@o8V  
    - 系统参数 ) ):w`^6  
    - 制造条件 tja7y"(]  
    ]\F}-I[  
     0RHjA& r3v  
    lz4M)pL^  
    7.设计过程 X nB-1{a1  
     g^))  
    SN;_.46k  
     #]J"j]L  
    :'sMrf_EA  
    2XrYm"6w  
    0Vj!'=Ntv  
    设计和优化过程由两步完成： >NZJ-:t  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Mo]  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %UB+N8x`a  
     yJ?= H H?  
    8.系统模拟 cHon' tS  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (H-kWT  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 O )INM  
    • 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。 WfYC`e7q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 z q@"qnr  
    -H$C3V3]  
     ,f$ftn\~j/  
     AtP!.p"j  
    9. 初始几何光学设计的结果 <[V1z=Eo/]  
    Nuaq{cl  
    f`-UC_(;  
    c\VD8 :  
     k<  
    感兴趣的优化函数 2Zr,@LC  
    • 效率满足（>95%） oG=4&SQ  
    • 信噪比不满足（<30db） Is>~P*2Y=  
    • 杂散光不满足（>5% R_Uy.0=4  
     cG5u$B  
    Wux[h8G  
    L/)Q1Mm  
    *mkL>v &  
    10. 后续IFTA优化后的结果 y)b=7sU  
           :_pn|  
    sfs2kiH  
    HAAU2A9B2  
     s ?|Hw|j  
    0xc|Wn>  
    感兴趣的优化函数 vvF]g.,  
    • 效率满足（>95%） MGsY3~!K  
    • 信噪比满足（<30db） |D1TSv}rZD  
    • 杂散光满足（<5%） Ly]J-BTe  
    kNoS% ?1,  
    11.总结 #pk  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?cB26Zrcb  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 N ZZc[P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ^AC2  zC  
    • 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。 FBS]U$1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 `( _N9.>B  
     
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