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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。 W/U_:^[-  
    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。 @aA1=9-L  
    $oJ)W@>  
    2．模拟任务 2K 8?S  
    lF=l|.c  
    8olR#>  
    DOE： +>F #{b  
    相位型衍射 6L2Si4OGjG  
    光束整形器 I>]t% YKj  
    直径：2mmx2mm !Gphs`YI  
    形状：圆形 !*U#,qY  
    相位级次：16     y[}O(  
    Ix"hl0Kh  
    8@S5P$b};  
    3.建模任务：入射光场 NW$C1(oT  
    %/^k r ZD  
    D-/aS5wM  
    高斯准直激光光束的光束参数 |?t6h 5Mt"  
    =h083|y>  
    • 波长：632.8nm /!r#=enG7  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 0'DlsC/`*  
    sF/X#GG-  
    {GaQV-t  
     xTnd9'Pk`:  
    4.建模任务：期望输出光场 .Y.{j4[LQ  
    l Z3o3"  
    F^],p|4f  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ) OqQz7'  
    x bG'![OX  
    • FWHM-直径：0.5mm ~N i#xa  
    • 边缘宽度：50um ^jO$nPDd  
    • 效率：>95% ~~.v*C[  
    • 信噪比（SNR）：>30dB u% ^Lu.l_c  
    • 杂散光：<5% $Qm-p?f  
    :qx>P_&y}z  
     !f(aWrw7e6  
    LE15y>  
    5.设计方案 Kb_R "b3v  
    !U,^+"l'GP  
    8e'0AI_>  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ;x[F4d  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 S=Ihg  
    b&$ ?.z  
    dBV^Khf J  
     (3RU|4Ks  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 `.# l_-U{  
     $z7[RLu0!  
    +s6 wF{  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1MtvnPY  
    • 用户必须输入所需的信息 -DO*,Eecv  
    - 入射场 7k<4/|CQ{  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） vT<q zN  
    - 系统参数 CfMq?.4%E}  
    - 制造条件 ZCQ7xQD  
    7'[C+/:  
     HQ%-e5Q  
    $*| :A  
    7.设计过程 Nxu 10  
    L3Leb%,!  
    n6gYZd  
    B| IQ/g?  
    k'N `5M)  
    ?VMj;+'tr  
    /j]r?KAzw  
    设计和优化过程由两步完成： "y>\ mC  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]P TTI\n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,L+tm>I  
     #@,39!;,:O  
    8.系统模拟 v>3)^l:=Y*  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Sti)YCXH  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Q6y883>9  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 PXGS5,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 S;$@?vF  
    4z-sR/d  
     P'#m1ntxQ  
    @GGzah#  
    9. 初始几何光学设计的结果 %3e}YQe)  
    Y&xmy|O#  
    0f vQPs!O  
    G7k0P-r,0  
    tb7Wr1$<  
    感兴趣的优化函数 d:0RDK-}s  
    • 效率满足（>95%） ?lv{;4BC  
    • 信噪比不满足（<30db） SGW2'  
    • 杂散光不满足（>5% ?JTy+V2t  
     9&}`.Py  
    T0WB  
    4Vj|k\vE4  
    g$~3@zD  
    10. 后续IFTA优化后的结果 sXI_!)H  
           tRYMK+  
    =:a H2T*  
    8NJ(l  
     U">D_ 8  
    E%\iNU!  
    感兴趣的优化函数 .+7GecYz  
    • 效率满足（>95%） i^(_Gk  
    • 信噪比满足（<30db） (veGztt  
    • 杂散光满足（<5%） vq *N  
    SU"-%}~O#,  
    11.总结 PIo/|1  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 @FL?,_,Y{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 22|eiW/a  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |,bsMJh0  
    • 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。 9Y 1&SEsNX  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ^_JD 7-g  
     
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