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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。 xj!_]XJ^w  
    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。 n"{oj7E0a  
    +kTa>U<?  
    2．模拟任务 -/ #tQ~{gs  
    J8yi#A>+  
    ^R4eW|H  
    DOE： u!DSyHR '  
    相位型衍射 #/9(^6f:  
    光束整形器 _"`U.!3*  
    直径：2mmx2mm 4r [T pb  
    形状：圆形 `-N&cc  
    相位级次：16     {G%!M+n<  
    'yM)>]u"  
    V F'! OPN  
    3.建模任务：入射光场 &p$SFH?s  
    #YSUPO%F  
    2JYt.HN  
    高斯准直激光光束的光束参数 [\&Mo]"0  
    ]-aeoa#  
    • 波长：632.8nm <`q|6XWL  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm uOrvmb  
    bMD'teJ  
    %?EOD=e =  
     "ppT<8Qi'  
    4.建模任务：期望输出光场 TPds)osZT  
    SS;QPWRZ  
    ?s5zTT0U>$  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: FZ/l T-"  
    <nj[=C4v  
    • FWHM-直径：0.5mm Sn/~R|3XA7  
    • 边缘宽度：50um $E4W{ad2jW  
    • 效率：>95% QW f)5S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB h tn2`  
    • 杂散光：<5% ^F~e?^s  
    L&'0d$Tg8  
     0 n,5"B  
    q $`:/ ehw  
    5.设计方案 K0\a+6kh  
    %1]2+_6  
    O`dob&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）。 Co19^g*  
    • 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）。 88U4I  
    GD'C^\E aZ  
    ]T(O;y*m   
     v mOXB#7W  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 G6eC.vU]j  
     Ik1,?A  
    4T9hT~cT7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ZZE  
    • 用户必须输入所需的信息 fu=}E5ScK  
    - 入射场 R\:C|/6f  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） vO{ijHKE  
    - 系统参数 Oyq<y~}  
    - 制造条件 S/d})8~.  
    G"TPu _g  
     n/8Kb.Vf  
    '{cN~A2b4  
    7.设计过程 Bw*z4qb{yH  
    2ZtqZ64i  
    %T6#c7U_  
    &J hN&Ur  
    54J<ZXCs  
    <\^X,,WtO  
    *-|+phi m  
    设计和优化过程由两步完成： Ip4NkUI3T  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 G>mgoN  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 4&ea*w  
     HxY,R ^  
    8.系统模拟 L''0`a. +S  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 t48(GKF  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;wQWt_OtuJ  
    • 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。 ;mi0Q.  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 fr#lH3  
    iY|YEi8  
     ri JyH;)  
    B E"nyTQ  
    9. 初始几何光学设计的结果 zW0AB8l  
    ){YPP!8cI  
    GmL|76  
    ~2H7_+.#  
    uAjGR  
    感兴趣的优化函数 BRD'5 1]|  
    • 效率满足（>95%） [V)sCAW  
    • 信噪比不满足（<30db） )E7A,ZW,  
    • 杂散光不满足（>5% u\e#_*>  
     -/gS s<"  
    Gr6ma*)y~t  
    !7xp<=  
    6ZG)`u".("  
    10. 后续IFTA优化后的结果 #dpt=  
           |~HlNUPR  
    2 !;4mij,  
    ;n;^f&;sJ  
     F7;xf{n<  
    f]'@Vt>  
    感兴趣的优化函数 /hX"O ?^  
    • 效率满足（>95%） /5x `TT  
    • 信噪比满足（<30db） KFZ[gqW8YY  
    • 杂散光满足（<5%） xapkhIW2\  
    @zJI0_Bp  
    11.总结 =O;SXzgE  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 \OU+Kl<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7&At _l_  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 w@: ]]R  
    • 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。 5pok%g  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *b)b#p  
     
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