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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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    离线infotek
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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{Mkwi+j  
    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。 4SkCV  
    I0bkc3  
    2．模拟任务 w~AO;X*Ke"  
    |l~#qeZ%  
    }dq)d.c  
    DOE： -9 |)O:  
    相位型衍射 [L2N[vy;  
    光束整形器 !'bZ|j%  
    直径：2mmx2mm AB.ZmR9|  
    形状：圆形 oPxh+|0?  
    相位级次：16     ;%/}(&E2  
    TaG (sRI  
    / 7 R0w  
    3.建模任务：入射光场 SG)|4$"  
    hC!8-uBK5<  
    gue~aqtJ  
    高斯准直激光光束的光束参数 Z(ToemF)hi  
    ocj^mxh =O  
    • 波长：632.8nm M r~IVmtf  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !imjfkG  
    wA";N=i=  
    .UUT@ w?  
     {UuSNZ[^  
    4.建模任务：期望输出光场 T\TKgO=)  
    zrA =?[  
    *kNXju  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: g0s *4E  
    239g pf]}  
    • FWHM-直径：0.5mm 3Q#3S  
    • 边缘宽度：50um ou\~^  
    • 效率：>95% l Ztw[c  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 7!g4`@!5M  
    • 杂散光：<5% %bB:I1V\  
    fp$U%uj  
     5Noy~;  
    Ix.Y_}  
    5.设计方案 dJ7!je1N*  
    XNkZ^3mq  
    `G>BvS5h  
    • 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）。 UmP\;  
    • 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）。 (+9^)No  
    5eX+9niY  
    i)M JP*  
     "IzM:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 <)$JA  
     Nj}-"R\u  
    pq*4yaTT'  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 LE+#%>z>  
    • 用户必须输入所需的信息 $G#)D^-5G  
    - 入射场 8^qLGUxz  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :w26d-QR(  
    - 系统参数 #D Oui]  
    - 制造条件 =BgQ Ss/^c  
    CQET  
     &BRi& &f  
    ,M9Hdm  
    7.设计过程 q4KYC!b  
    N'M+Z=!  
    0 t0m?rVW  
    aeTVcq  
    zy@ nBi^  
    T@on ue7  
    :cE~\B S&  
    设计和优化过程由两步完成： B&z~}lL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 lm(k[]@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 9Z.W R-}  
     5H/D~hr&  
    8.系统模拟 )C#b83  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _iZ9Ch\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 y (=$z/  
    • 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。 l#!6 tw+e?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ),4c b  
    K`twbTU  
     oGqbk x  
    oz/Nx{bg  
    9. 初始几何光学设计的结果 2!g7F`/B  
    \t%rIr  
    4 JDk ()  
    ,I8[tiR"b  
    {Nny .@P)H  
    感兴趣的优化函数 VK]sK e  
    • 效率满足（>95%） vUgMfy&  
    • 信噪比不满足（<30db） ^ub@ Jwe  
    • 杂散光不满足（>5% ])$Rw $`w  
     |Fp+9U  
    tF~D!t@  
    nY50dFA,  
    P^& =L&U  
    10. 后续IFTA优化后的结果 n_MY69W  
           6@geakq  
    0m&W: c  
    05/'qf7P,U  
     cP`[/5R  
    NVq3h\[X  
    感兴趣的优化函数 I?Ct@yxhF'  
    • 效率满足（>95%） s(s hgI 3g  
    • 信噪比满足（<30db） _Xzl=j9[  
    • 杂散光满足（<5%） %g{<EuK]p  
     nypG  
    11.总结 f,'9Bj. ~  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 >m4Q*a4M  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 clO9l=g  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 =p 7eP  
    • 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。 db5@+_  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 OCN@P+L3q  
     
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