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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。 DfgqB3U[  
    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。 y[BUWas(  
    `6koQZm  
    2．模拟任务 %:yJ/&-Q,Z  
    ^noKk6Aaa  
    G]X72R?g  
    DOE： fT9$0:eO  
    相位型衍射 vzA)pB~;  
    光束整形器 A q;]al  
    直径：2mmx2mm gF,9Kv~  
    形状：圆形 m~mw1r  
    相位级次：16     JJ[.K*dO  
    E8j>Toz  
    6a5 1bj!f  
    3.建模任务：入射光场 cl:h 'aG  
    }w ^Hm3Y^&  
    p3>p1tC  
    高斯准直激光光束的光束参数 s ki'I  
    -\xNuU  
    • 波长：632.8nm u+"3l@Y#  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 'M+iw:R__  
    >J,Rx!fq3  
    1Ys6CJ#  
     pLi_)(#z_  
    4.建模任务：期望输出光场 U[1Rw6  
    tJ`tXO  
    9}LcJ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;5QdT{$H  
    aGY R:jR$  
    • FWHM-直径：0.5mm 3.>M=K~09  
    • 边缘宽度：50um tjYqdbA)  
    • 效率：>95% =0!PnBGYn  
    • 信噪比（SNR）：>30dB |#G.2hMFr  
    • 杂散光：<5% <WhdQKFf-  
    H y}oSy26  
     DtLga[M  
    5'=\$Ob  
    5.设计方案 =wbgZr^2  
    uL| Wuq  
    91'i7&~xdG  
    • 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）。 X}x"+ #\<@  
    • 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）。 sI>I  
    \>,[5|GU  
    ! f!/~M"!  
     W !TnS/O_1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 _M[@a6?  
     fg"]4&`j-  
    mAO$gHQ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 KU:RS+,e;  
    • 用户必须输入所需的信息 HoE@t-S  
    - 入射场 2:b3+{\f  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ;$=kfj9 :7  
    - 系统参数 gp@X(d  
    - 制造条件 Z',Z7QW7  
    /Wos{ }Z 0  
     PX!$w*q  
    ePF)wl;m  
    7.设计过程 t @=*k9  
    Xm#rkF[,  
    !j8.JP}!)  
    (@wgNA-P  
    DAYR=s  
    .tRp  
    m/M=.\]  
    设计和优化过程由两步完成： I?y!d G  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 B8J_^kd  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &|6 A 8,  
     f7&53yZF  
    8.系统模拟 7nsn8WN[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 wg-qq4Q\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4G ? Cu,$  
    • 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\PQ/)  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 b3j?@31AD  
    LsW7JIQd  
     ]Q8[,HTG  
    Ddu1>"p-x  
    9. 初始几何光学设计的结果 d`eX_]Z  
    7dxe03h  
    0Wd2Z-I  
    goa@ e  
    N+0[p@0  
    感兴趣的优化函数 <vb%i0+b.^  
    • 效率满足（>95%） 1:Sq?=&  
    • 信噪比不满足（<30db） dUvgFOy|P  
    • 杂散光不满足（>5% &|]GTN`E  
     )~> C1<  
    [ :Upn)9  
    FqWW[Bgd  
    ./7*<W:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .<fn+]  
           :ebu8H9f%  
    !4Oj^yy%  
    ]S2F9  
     b7uxCH]Z  
    A r=P;6J  
    感兴趣的优化函数 . .5s 2  
    • 效率满足（>95%） J]AkWEiCJ  
    • 信噪比满足（<30db） Y| dw>qO  
    • 杂散光满足（<5%） `T#Jiq E  
    z<I@SI^>  
    11.总结 BE$Wj;Q  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 g6D7Y<}d  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 L>3-z>u,  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~DL-@*&  
    • 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。 ow<z @^ 3'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 m=K46i+NE  
     
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