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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。 C>q,c3s5  
    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。 T`f6`1x  
    x8Rmap@L.  
    2．模拟任务 LYPjdp2>"o  
    AF4:v<EN  
    uI7 d?s  
    DOE： XV+s 5 C  
    相位型衍射 -MV</  
    光束整形器 H/>86GG  
    直径：2mmx2mm $srb!&~_>  
    形状：圆形 K.?~@5%  
    相位级次：16     +(iM]L$Fw%  
    r5XG$:$8\  
    U+t|wK  
    3.建模任务：入射光场 d/G`w{H}y  
    *hVW >{a  
    A.<HOx&#  
    高斯准直激光光束的光束参数 klduJ T >  
    |?n=~21"1O  
    • 波长：632.8nm >OVi{NyT  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm . KJ EA #  
    5|!x0H;  
    =e/{fUg8f  
     nS0K&MH6B  
    4.建模任务：期望输出光场  E%\jR  
    PR=:3-#R  
    TJ3CXyRq  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =.,]}  
    m5lMh14E  
    • FWHM-直径：0.5mm ?y82S*sb#  
    • 边缘宽度：50um c Q~}qE>I  
    • 效率：>95% W-:gU!{*#  
    • 信噪比（SNR）：>30dB U`_(Lq%5W  
    • 杂散光：<5% V`$Jan  
    `JyTS~v$  
     Tx%6whd/'  
    *joy%F  
    5.设计方案 Bi9b"*LN  
    (3`Q`o;  
    i|PQNhUe  
    • 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）。 mAh0xgm  
    • 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）。 _IJPZ'Hr  
    = R|?LOEK+  
    nYG$V)iCb  
     ,Ju f  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 [$)C(1zY  
     fyIL/7hzf4  
    D4[1CQ@}4D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }I;A\K]  
    • 用户必须输入所需的信息 ^& ZlV  
    - 入射场 1TbY,3W  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6%Ap/zvCZ>  
    - 系统参数 ZzPlIl}\  
    - 制造条件 rD)yEuYX  
    $lmbeW[0  
     6r/NdI  
    pOQ'k>!  
    7.设计过程 az@{O4  
    B Jp\a7`;  
    Jr m<u t  
    u9rlNmf$  
    PV vNu5k  
    Bsi HVr  
    Wf/Gt\?  
    设计和优化过程由两步完成： | Zx  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 iLw O4i  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 2C^/;z  
     M7{w7}B0@  
    8.系统模拟 /gT$d2{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )O~LXK=b  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 (y%}].[bB  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 p@]\ N  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 z?`&HU Nf  
    z><=F,W  
     & .VciSq6  
    d{2+> >d  
    9. 初始几何光学设计的结果 }z6@Z#%q  
    %[0V>  
    @ qWgokf  
    FI++A`  
    3a #2 }  
    感兴趣的优化函数 +@[T0cXp  
    • 效率满足（>95%） ?#"rI6  
    • 信噪比不满足（<30db） ?}"$[6.  
    • 杂散光不满足（>5% tZmo= 3+:  
     XB,  2+  
    y?j#;n0  
    J'9hzag  
    Pn|A>.)z  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4eTfb  
           xrDHXqH  
    c'nEbelE  
    '"&M4.J{  
     _MQ)  
    ~pA_E!3W  
    感兴趣的优化函数 r'xZF~}k"~  
    • 效率满足（>95%） 8enlF\I8g  
    • 信噪比满足（<30db）  (`PgvBL:  
    • 杂散光满足（<5%）  nN1\  
    PjZsMHW%  
    11.总结 JVbR5"+.  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ! iuDmL  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 h`n,:Y^++P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7/QQ&7+NkS  
    • 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。 =W'a6)WE  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *TQXE:vZ[  
     
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