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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。 $=e&q  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 /e-ka{WS  
    dzjBUD  
    2．模拟任务 FRl3\ZDqrb  
    ^CowJ(y(  
    tIn7(C  
    DOE： _n-VgPRn  
    相位型衍射 &{-oA_@  
    光束整形器 )GiFkG  
    直径：2mmx2mm eT7!a']x  
    形状：圆形 fe& t-  
    相位级次：16     %8}WX@SB  
    tnQR<  
    &+)+5z_d  
    3.建模任务：入射光场 { ()p%#*  
    `^ieT#(O  
    N0y;PVAGu  
    高斯准直激光光束的光束参数 ]jVIpGM  
    )64LKb$  
    • 波长：632.8nm uR06&SaA>  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm _H~pH7WU  
    fZka%[B  
    ?$"x^=te7  
     Hrd5p+j  
    4.建模任务：期望输出光场 |'V<>v.v  
    JfZL?D{NM  
    aGq_hP   
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: x'E'jh%  
    rh:s 7  
    • FWHM-直径：0.5mm 2]of SdM  
    • 边缘宽度：50um 8{}Pj  
    • 效率：>95% fWtb mUq  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?/`C~e<J  
    • 杂散光：<5% p`E|SNt/W  
    J[j/aDdP  
     ~6@c]:  
    p^pQZ6-  
    5.设计方案 EuKrYY]g  
    #hy5c,}>  
    TnvHO_P,  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 mJ6t.%'d  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ~>}dse  
    I,],?DQX2)  
    Gx(KN57D  
     Q{H!s_6iyv  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 x*,q Rew  
     %8Z|/LGg  
    C|.$L<`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 bik] JIM  
    • 用户必须输入所需的信息 ND9 n1WZ&x  
    - 入射场 K,lK\^y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  m+72C]9  
    - 系统参数 ~_dBND?  
    - 制造条件 8 7|8eU2:k  
    z{D$~ ob  
     Q8}TNJsU  
    %9~kA5Qj  
    7.设计过程  ?;ALF  
    uJ|5 Ve  
    DU*g~{8T$  
    ^td!g1"<  
    WV,?Ge  
    8^P2GG'+-  
    ;*>QG6Fh  
    设计和优化过程由两步完成： _-|yCo  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 xVHQ[I%  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 h|c:!VN@  
     +s+PnZ%0V  
    8.系统模拟 OVQxZ~uQ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。  |(J ?#?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 m 1'&{O:  
    • 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。 T0*TTB&b  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 y7;XOPm  
    J#Ne:Aj_  
     ;:-2~z~~  
    %4r!7X|O<  
    9. 初始几何光学设计的结果 U'sVs2sk6  
    \0*yxSg,^  
    )'K!)?&d  
    iP#A-du  
    *FLTz(T  
    感兴趣的优化函数 ZaNyNxbp>z  
    • 效率满足（>95%） {R1Cxt}  
    • 信噪比不满足（<30db） +X%fcoc  
    • 杂散光不满足（>5% ?VOs:sln  
     654jS!  
    e%@[d<Ta\  
    R+ #.bQg  
    )K\k6HC.  
    10. 后续IFTA优化后的结果 QX.F1T 2e?  
           Be14$7r  
    J<5vs3[9  
    RqX4ep5j  
     )qe$rD;N  
    6>N u=~  
    感兴趣的优化函数 H,4,~lv|  
    • 效率满足（>95%） K&Wv.}=V  
    • 信噪比满足（<30db） 6Ymo%OT  
    • 杂散光满足（<5%）  ZZFI\o  
    zOu$H[  
    11.总结 PE;0 jgsiI  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *2m&?,nJ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !3X%5=#L4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 v;F+fOo  
    • 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。 /J9T=N  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 0R%uVJG  
     
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