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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。 Cd"{7<OyM4  
    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。 X_hDU~5{wC  
    CssE8p>"F  
    2．模拟任务 -Z$u[L [c  
    3dj|jw5  
    A8*zB=C  
    DOE： ">z3i`#C'  
    相位型衍射 Q]/%Y[%|  
    光束整形器 w"s@q$}]8M  
    直径：2mmx2mm xi(\=LbhY  
    形状：圆形 [%N?D#;  
    相位级次：16     @e GBF Ns  
    DJ:'<"zH7  
    G_S>{<[  
    3.建模任务：入射光场 t'Wv? ,  
    @|vH5Pi  
    uI/ wR!  
    高斯准直激光光束的光束参数 *??lwvJp  
    ?}4,s7PR  
    • 波长：632.8nm KRC"3Qt  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm X$ ZVY2  
    <4q H0<  
    }ARA K^%  
     J4"Fj, FS  
    4.建模任务：期望输出光场 x~!|F5JbM  
    &b tI#  
    j/*1zu8Y  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: YiDOV)  
    bT^dtEr[  
    • FWHM-直径：0.5mm QH9t |l  
    • 边缘宽度：50um hcj}6NXc  
    • 效率：>95% VE|l;aXi  
    • 信噪比（SNR）：>30dB p/HDG ^T:u  
    • 杂散光：<5% TB! I  
    7t:RQ`$:  
     M}V!;o<t^  
    5dj@N3ZX7;  
    5.设计方案 (O5Yd 6u  
    4\Y5RfLB_  
    <ukBAux,D  
    • 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）。 yijP  
    • 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）。 7~mhWPzMwB  
    n|~y >w4  
    c>B1cR  
     tbd=A]B-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 $s/E } X  
     =Xh)34q  
    xV)[C )6  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 tg/UtE`V  
    • 用户必须输入所需的信息 eyCZ[SC  
    - 入射场 tX{yR'Qhu  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 'p&,'+x  
    - 系统参数 MYWkEv7  
    - 制造条件 Hsf::K x  
    $Iwvecn?I  
     ixd sz\<  
    k2U*dn"9U  
    7.设计过程 esqmj#G  
    :}lqu24K  
    "+F'WCJ-(*  
    uw}Rr7q  
    vjuFVJwL  
    !qt2,V  
    o8bdL<  
    设计和优化过程由两步完成： ;Y?MbD  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9{toPED  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 TN2Ln?[xU  
     -Uwxmy+  
    8.系统模拟 0@ Y#P|QF  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @%]A,\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 HeRi67  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 'r?ULft1  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -zR<m  
    \H fAKBT  
     ]:|B).  
    fK J-/{|  
    9. 初始几何光学设计的结果 Jj"{C]  
    P!eo#b^S  
    *GT=U(d  
    4<y   
    mlnF,+s  
    感兴趣的优化函数 3 jZMXEG)  
    • 效率满足（>95%） k?+ 7%A]  
    • 信噪比不满足（<30db） R6+)&:Ab{R  
    • 杂散光不满足（>5% #S}orWj  
     53HA6:Q[  
    :GXF=Df  
    =@HS  
    a+w2cN'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 _fHC+lwN  
           No^gKh24  
    Nd~B$venh  
    X0lPRk53(  
     V(MYReaPC]  
    ,i2-  
    感兴趣的优化函数 7'G;ijx  
    • 效率满足（>95%） 8tj]@GE  
    • 信噪比满足（<30db） qX\*l m/l  
    • 杂散光满足（<5%） X?5{2ulrI  
    -@pjEI  
    11.总结 2HE@!*z9H  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 BI1M(d#1L"  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 k^J8 p#`6  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 fkA+:j~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。 *WwM"NFHDd  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 mMAN* }`O  
     
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