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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。 mu6039qy  
    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。 lLb:f6N  
    ,?l~rc  
    2．模拟任务 d]tv'|E13  
    o!aLZ3#X  
    C`\9c ej  
    DOE： /y}"M  
    相位型衍射 -PNi^ K_  
    光束整形器 vU=9ydAj?  
    直径：2mmx2mm bA}AD`5  
    形状：圆形 %KGq*|GUu  
    相位级次：16     ?e F@Q !h  
    XD PL;(?  
    '3A+"k-}mh  
    3.建模任务：入射光场 I Byf_E;r  
    PG{i,xq_B{  
    "-w ^D!C  
    高斯准直激光光束的光束参数 \7pipde  
    ldA!ou7  
    • 波长：632.8nm PJzc=XPU  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ]UDd :2yt  
    10p8|9rE}B  
     n;wwMMBM  
     *)u?~r(F  
    4.建模任务：期望输出光场 `E@kFJ(<On  
    Z&_y0W=t  
    cAD[3b[Gk  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |xn#\epy@  
    Q"40#RFA  
    • FWHM-直径：0.5mm 9A~>`.y  
    • 边缘宽度：50um .%q$d d>>  
    • 效率：>95% ]kx-,M(  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Yc^%zxub  
    • 杂散光：<5% I%oRvg|q  
    o]Gguw5W{  
     5iVQc-m&  
    l^\(ss0~  
    5.设计方案 v:E;^$6Vn  
    <3A0={En  
    Y9F)`1 7  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 e@E17l-  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 +b^]Pz5  
    OTj,O77k  
    tJNIr5o  
     YutQ]zYA.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 H$!+A  
     GF8 -_X  
    ;B~P>n}}_]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 (&jW}1D  
    • 用户必须输入所需的信息 zJ+3g!  
    - 入射场 s=D f `  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） u:@U $:sZ  
    - 系统参数 i31<].|kA*  
    - 制造条件 gxwo4.,  
    a d9CsvW  
     7Y1GUIRa3  
    9Hd;35 3Q  
    7.设计过程 ,> n% ~'gb  
    /@hJpz|+   
    qz!Ph5 (  
    ]IZ>2!6r  
    Mo D?2J  
    T>A{ qu  
    }g|nz8  
    设计和优化过程由两步完成： E V2  )  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2?W7I/F  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |Y},V_@d  
     %y&]'A  
    8.系统模拟 1svi8wh  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ib$nc2BPb  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {hQ6K)s  
    • 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。 wG 1l+^p  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 er2cQS7R  
    06 i;T~Y  
     \}5p0.=  
    =wG+Ao  
    9. 初始几何光学设计的结果 d;7 uFh|o  
    !lTda<;]  
    V5mlJml2(  
    =Q<L eh=G  
    GaekFbW)  
    感兴趣的优化函数 c3)C{9T](  
    • 效率满足（>95%） %g3,qI  
    • 信噪比不满足（<30db） "B{ECM;  
    • 杂散光不满足（>5% +/rH(Ni  
     Hp Vjee  
    o31Nmy Ni  
    ]ikomCg   
    kL>d"w  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ?kTWpXx"=  
           /KCPpERk{  
    At6qtoPRA  
    a.@qGsIH  
     `_vB+a  
    ua5?(,E`']  
    感兴趣的优化函数 ?wb+L  
    • 效率满足（>95%） y "w|g~x]c  
    • 信噪比满足（<30db） +G F#?X0^  
    • 杂散光满足（<5%） Sv'y e  
    I.'b'-^  
    11.总结 l|/LQ/  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 lFSe?X^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 e:w &(is  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 _[K"gu  
    • 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。 l;A,0,i  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Rp9fO?ZjHt  
     
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