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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。 F`;TU"pDf  
    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。 yA !3XUi  
    f=_Bx2ub  
    2．模拟任务 U= c5zrs  
    c;b[u:>~-  
    vbWJhj K0h  
    DOE： '#McY'.D T  
    相位型衍射 %|`:5s-T%  
    光束整形器 2w x[D  
    直径：2mmx2mm Y uw E 0  
    形状：圆形 c69U1  
    相位级次：16     ui.QYAYaV  
    ]xJ'oBhy  
    1%SJ1oY  
    3.建模任务：入射光场 w>z8c3Dq}  
    nj~$%vmA  
    iJCY /*C}  
    高斯准直激光光束的光束参数 (b`4&sQ<  
    Qe @A5#  
    • 波长：632.8nm T.R>xd`9 "  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm V(lK`dY  
    j#LV7@H.e?  
    q(ZB.  
     e-%7F]e  
    4.建模任务：期望输出光场 1*!c X  
    45r]wT(C   
    <<7,k f R  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _q$0lqq~u  
    uS: A4tN  
    • FWHM-直径：0.5mm ~>N`<S   
    • 边缘宽度：50um {UX"Epd);n  
    • 效率：>95% d5w_[=9U  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 12:h49AP  
    • 杂散光：<5% DGa#d_I  
    fH#F"^ A  
     OQytgXED  
    Z%Tq1O  
    5.设计方案 <t?x 'r?@  
    q7O,I`KaJ  
    E(aX4^]g  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ;e#>n!<u  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 27Kc -rcB  
    V!pq,!C$v  
    lgCHGv2@  
     U,%s;  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 RR[)UQ  
     dAYI DE  
    dJdD"xj  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ]97Xu_  
    • 用户必须输入所需的信息 26\HV  
    - 入射场 wo7N7R5  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %gV)arwK  
    - 系统参数 =R8f)UQYx  
    - 制造条件 4)z3X\u|Z2  
    jsk:fh0~M  
     ,GdxUld  
     aNOAu/  
    7.设计过程 Ap F*a$),  
    O tXw/  
    T!m42EvIvE  
    E@5zd@[  
    o-\ok|,)#j  
    ,X9hl J  
    i;[h 9=\/  
    设计和优化过程由两步完成： k9*J*7l-m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]uBT &  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $Qn& jI38  
     96.IuwL*.s  
    8.系统模拟 _N>wzkJ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 89*S? C1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 #t"9TP  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 *)j@G:  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 K%Usjezv&  
    Mq+viU&   
     ]h #WkcXQ  
    ox(*  
    9. 初始几何光学设计的结果 a='IT 5  
    |x1$b 7  
    keT?,YI  
    7ZF}0K$^B  
    }U2[?  
    感兴趣的优化函数 '4J&Gpx  
    • 效率满足（>95%） EG F:xl  
    • 信噪比不满足（<30db） ::4"wU3t  
    • 杂散光不满足（>5% M.o?CX'  
     hWe}' L-  
    f?2zLE>u  
    fdd~e52f  
    -0A@38, }  
    10. 后续IFTA优化后的结果 'jh2**i 34  
           \ua9thOG  
    <$"7~i /X  
    H"2U)HJl  
     }=Hf?';m  
    Sv.KI{;v$  
    感兴趣的优化函数 08`f7[JQo]  
    • 效率满足（>95%） E2>im>p  
    • 信噪比满足（<30db） vad|Rpl  
    • 杂散光满足（<5%） 0v;ve  
    =fY lzZh  
    11.总结 8r2XGR  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 jIKBgsiF/  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 HkW/G[7x&  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |c<XSX?ir  
    • 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。 G=vN;e_$_b  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 g+:$X- r  
     
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