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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。 uJlW$Oc:.  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 DF>tQ  
    19-V;F@;  
    2．模拟任务 ]5K(}95&'  
    dz>Jl},`k  
    QC!SgV  
    DOE： :>o 0zG[;f  
    相位型衍射 FA;-D5=  
    光束整形器 ,%BDBZ  
    直径：2mmx2mm k.jBu  
    形状：圆形 2`%a[t@M.  
    相位级次：16     =9`UcTSi6p  
    i~AReJxt7  
    @$t\yBSK  
    3.建模任务：入射光场 ]zCD1 *)  
    fBh/$    
    @|sBnerE  
    高斯准直激光光束的光束参数 4e;$+! dlV  
    ~R~.D  
    • 波长：632.8nm I.(@#v7T  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ?E(X>tH  
    h:U#F )  
    l(-"rE  
     R*FDg;t4  
    4.建模任务：期望输出光场 bq8Wvlv04  
    D^V)$ME  
    En#Q p3  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: bBXLW}W  
    &['x+vL9  
    • FWHM-直径：0.5mm "wg$ H1K  
    • 边缘宽度：50um #d*gWwnx"  
    • 效率：>95% %l#X6jkt  
    • 信噪比（SNR）：>30dB [~RO9=;L  
    • 杂散光：<5% ~Hv>^u Mh  
    c#`IF6qj  
     NI.ROk1{+4  
    Iz-mUD0;  
    5.设计方案 .pdcwd9  
    PB.'huu  
    7fO<=ei:  
    • 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）。 @V:Y%#%  
    • 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）。 EY3F9h3xM|  
    [^bq?w  
    2eeFaFif  
     tLN^k;w  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 <1Sj_HCT  
     ;hV|W{=w  
    I1l^0@J   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 98O]tL+k/u  
    • 用户必须输入所需的信息 *5*#Z~dut8  
    - 入射场 qO8:|q1%;\  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） e57R6g)4  
    - 系统参数 `?WN*__["  
    - 制造条件 5M~nNm[xJU  
    bJ1Nf|3~E  
     sQ^t8Y 9  
    E{ e  
    7.设计过程 n-],!pL^  
    ]];pWlo!  
    Njr;Wa.r+  
    Zlh 2qq  
    ,Wu$@jD/ ]  
    &Xh>w(u  
     bKK'U4  
    设计和优化过程由两步完成： )!cucY  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =3A4.nW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~Dz:n]Vk/  
     L-rV+?i`6f  
    8.系统模拟 .boB b<  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 :4Nv6X61  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Y<(7u`F  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 GYiL}itD=3  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 g-_=$#&{  
    1%R${Qhr  
     m[Ihte->  
    1#7|au%:)  
    9. 初始几何光学设计的结果 WAR!#E#J7  
    wbcip8<t  
    rtQ{  
    pX*E(Q)@!  
    Q&w_kz.  
    感兴趣的优化函数 DEhR\Z!  
    • 效率满足（>95%） %e0X-tXcmX  
    • 信噪比不满足（<30db） UR=s=G|  
    • 杂散光不满足（>5% ?V+\E2  
     +;,J0,Yn  
    eq8faC5  
    bma.RCyY<  
    +l/kH9m  
    10. 后续IFTA优化后的结果 R@5eHP^  
           @lWNSf  
    WN%,   
    dhxzW@'nIL  
     4|I;z  
    ((#BU=0iK  
    感兴趣的优化函数 &\~*%:C  
    • 效率满足（>95%） r(Z?Fs/  
    • 信噪比满足（<30db） Qjnh;uBO  
    • 杂散光满足（<5%） "(p/3qFY  
    mLkp*?sfC  
    11.总结 _Li.}g@Bd  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 f{O-\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 y( 22m+B  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7t#Q8u?  
    • 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。 (G} }h  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 T+EwC)Ll  
     
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