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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。 Bh5z4  
    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。 I08W I u  
    < gu>06  
    2．模拟任务 G^2%F5@  
    Y^-D'2P]P  
    >bbvQb +j  
    DOE： E@CK.-N|  
    相位型衍射 8Bwm+LYr-  
    光束整形器 ,KFF[z  
    直径：2mmx2mm /4{IxQk  
    形状：圆形 &@fW6},iW  
    相位级次：16     l dw!G/  
    x9i^ _3Z  
    h%8C_m A  
    3.建模任务：入射光场 $VnPs!a  
    s}g3*_"  
    <m0m8p"G  
    高斯准直激光光束的光束参数 ; fxrOfb  
    *yqke<o9)  
    • 波长：632.8nm Hh`HMa'q  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm bsdT>|gW  
    3_N1y  
    5 [X,?  
     h {VdW}g  
    4.建模任务：期望输出光场 1BOv|xPjZ  
    8 Az|SJ<  
    ]6@6g>f?  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {ug*  
    @Zw[LIQ*  
    • FWHM-直径：0.5mm e`bP=7`0  
    • 边缘宽度：50um 1{.5X8y1x  
    • 效率：>95% N4$ K {  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $/"QYSF  
    • 杂散光：<5% NKMVp/66D  
    'H-hp   
     jQ3&4>gj  
    EpB3s{B"  
    5.设计方案 g>;"Fymc'  
    ~ugH2jiB  
    ?e2G{0V  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 `2hLs _  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 46gDoSS  
    BE)&.}l  
    *X8Pa ;x  
     vf?Xt  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 />2zKF?  
     Xh@;4n  
    x\aCZ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 dZuPR  
    • 用户必须输入所需的信息 `Ln1g@  
    - 入射场 (je`sV  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ZDx1v_xr  
    - 系统参数 w}0rDWuR[  
    - 制造条件 3hfv^H  
    BMItHn].  
     bJ^Jmb  
    K&BaGrR  
    7.设计过程 aEn*vun  
    5#mHWBGd7  
    OlX#1W]  
    e, }{$HStZ  
    vDCbD#.6  
    ,:% h`P_  
    CPcB17!  
    设计和优化过程由两步完成： ]sJjV A  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 k,LaFe`W  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `$XgfMBf |  
     \?[m%$A  
    8.系统模拟 5I[6 "o0  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <jqL4!<  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <vd}oiB@  
    • 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。 eN0lJ~  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 EpK7VW  
    \ESNfL5  
     zqxN/H]z  
    0Ok[`r`  
    9. 初始几何光学设计的结果 ='6@^6y  
    N`O0jH{  
    I].ddR%  
    Y8for'  
    qRXHaQi@9  
    感兴趣的优化函数 ~!6 I.u  
    • 效率满足（>95%） {7.uwIW.1  
    • 信噪比不满足（<30db） #>2cfZ`6'J  
    • 杂散光不满足（>5% rge s`&0  
     BirnCfj/2  
    lL&p?MUp  
    ^ # 3,*(S  
    :=\`P  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \6!s";=hQ  
           ge#P(Itz  
    e}iv vs2  
    4%7Oaf>9  
     \zzPsnFIg  
    vj"['6Xa  
    感兴趣的优化函数 w:2yFC  
    • 效率满足（>95%） 6C!TXV'  
    • 信噪比满足（<30db） O^IS:\JX&  
    • 杂散光满足（<5%） (I;lE*>  
    3iw. yR  
    11.总结 wrVR[v>E<  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 X/H2c"!t  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 9#a/at]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~R7{gCqdr  
    • 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。 ,irc=0M(  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 A:*$rHbzl  
     
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