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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。 JJM<ywPGp  
    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。 xEk8oc  
    l<BV{Gl  
    2．模拟任务 3 ye  
    -rn6ZSD)  
    ddyX+.LMk  
    DOE： Xh>($ U  
    相位型衍射 5|nc^ 12  
    光束整形器 r4fHD~#l{  
    直径：2mmx2mm Z Cjw)To(  
    形状：圆形 #K6cBfqI  
    相位级次：16     P/dnH  
     RQb}t,  
    V*{rHp{=p  
    3.建模任务：入射光场 Yu>DgMW  
    hd u2?v@  
    @J"tM.  
    高斯准直激光光束的光束参数 kQ}n~Hn  
    zD79M  
    • 波长：632.8nm =jJEl=*S  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm )muNfs m  
    k%sH09   
    eM:J_>7t  
     *Ud(HMTe  
    4.建模任务：期望输出光场 qfyZda0d  
    IF|6iKCE  
    z.!N|"4yr  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: e[fOm0^.c  
    0n}13u=}  
    • FWHM-直径：0.5mm XS[L-NHG  
    • 边缘宽度：50um . \"k49M`  
    • 效率：>95% U8w_C\Q  
    • 信噪比（SNR）：>30dB <aJQV)]\  
    • 杂散光：<5% iU;e!\A  
    +t+<?M B  
     q.VYPkEib  
    uv27Vos  
    5.设计方案 AO$AT_s  
    a+E&{p V  
    &~ y)b`r  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 /.Ak'Vmi  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 *[3xc*5F/A  
    &$F<]]&  
    }OL"38P  
     r8J7zTD&  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 XiE`_%NW  
     Xq*^6*E-}  
    6'r8.~O  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 t?W}=%M[  
    • 用户必须输入所需的信息 *h!fqT%9  
    - 入射场 qW0:q.   
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .B# .   
    - 系统参数 fkBL`[v)4  
    - 制造条件 6<._^hyq  
    " B#|C'   
     hfaU-IPcFX  
    hj [77EEz  
    7.设计过程  ?pTX4a&>  
    N Qk aW)  
    q8v[u_(yD  
    _h~ksNm5u  
    qd*}d)!  
    -n|bi cP  
    &9p!J(C  
    设计和优化过程由两步完成： /o9T [ ^\  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]:<! (  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |h>PUt@LL  
     fFjpQ~0  
    8.系统模拟 z-5`6aE9<  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (^d7K:-'  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Tlsh[@Q  
    • 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。 lLx!_h  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _FY&XL=  
    ^Xk!wJ  
     ~RhUg~o  
    Ts5)r(  
    9. 初始几何光学设计的结果 21uK&nVf^l  
    6#?T?!vZ  
    8M,*w6P  
    rs&]46i/p  
    >lQo _p(;  
    感兴趣的优化函数 SB_Tzp  
    • 效率满足（>95%） tIsWPt]Y  
    • 信噪比不满足（<30db） w,LtQhQ  
    • 杂散光不满足（>5% :Ha/^cC/3  
     zM9#1^X  
    Ms{";qiG  
    Q`ua9oIJ=  
    I"07x'Ahq3  
    10. 后续IFTA优化后的结果 'wND  
           _R4}\3}!  
    )`\hK  
    U v2.Jo/Q  
     oL<#9)+2*  
    m&.LJ*uM\K  
    感兴趣的优化函数 -aoYoJ '  
    • 效率满足（>95%） [{znwK@  
    • 信噪比满足（<30db） ]?eZDf~  
    • 杂散光满足（<5%） &`"DG$N(  
    LW %AZkAx  
    11.总结 |Wh3a#  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 BuJo W@)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 jjs/6sSRk  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ^|]&"OaB Z  
    • 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。 bz4Gzp'6k  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1 ^~&"s U  
     
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