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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。 ,PxQ[CGg  
    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。 -)+DVG.t  
    <&Xq`i/(  
    2．模拟任务 rM.<Gi05Qe  
    F;@&uXYgc  
    yyDBW`V((  
    DOE： Q8:ocEhR  
    相位型衍射 ; O0rt1  
    光束整形器 Sylsp%A  
    直径：2mmx2mm Y &+/[ [  
    形状：圆形 dV  
    相位级次：16     SnU{ZGR>sP  
    DQnWLC"u  
    @23x;x  
    3.建模任务：入射光场 0Ch._~Q+20  
    FWN%JCOj@  
    8QBL:7<  
    高斯准直激光光束的光束参数 :[0 3upyS  
    ENjD~S  
    • 波长：632.8nm ~riw7"  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm mj|9x1U)  
    cLP @0`^H  
    %;?3A#  
     3vD,hL`&  
    4.建模任务：期望输出光场 ^k##a-t<_>  
    ZfikNQU9r  
    }`FPe   
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: h!GixN?  
    6s2g+[  
    • FWHM-直径：0.5mm #ySx$WT;  
    • 边缘宽度：50um 6<nO2GW  
    • 效率：>95% :h~!#;w_  
    • 信噪比（SNR）：>30dB vn0*KIrX  
    • 杂散光：<5% W7"sWaOhW  
    gv-k}2u_  
     u)pBFs<dn  
    )>p6h]]a  
    5.设计方案 (B#|3o  
    &N;6G`3  
    #9Z-Hd<  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 KZNyp%q  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 a-y5\x  
    DBDfB b  
    gs >cx]>  
     ;v\n[  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 i-b7  
     I),8EEf\  
    ZeZwzH)BD  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Wz]S+IpY  
    • 用户必须输入所需的信息 .5xM7,  
    - 入射场 l?[DO?m+R  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） bHnQLJ  
    - 系统参数 IIZsN*^  
    - 制造条件 lR!$+atW  
    2Oa-c|F  
     i$bBN$<b<  
    y[rLk  
    7.设计过程 _T$\$v$ {  
    H"l'E9k.&p  
    ewg WzB9c  
    GZo4uwG@a  
    %*nZ,r  
    }^q#0`e(y  
    }d(6N&;"zN  
    设计和优化过程由两步完成： VUb*,/hxa  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 cw\a,>]H  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 pxj"<q`nw8  
     X c^~|%+  
    8.系统模拟 k|5nu-B0v  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7Go!W(8  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 U9w*x/S wb  
    • 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。 xjN~Y D:  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /rW{rf^  
    NL 37Y{b  
     d}Om?kn  
    U?QO'H 5  
    9. 初始几何光学设计的结果 &bRH(yF  
    %}[??R0  
    l ;uEw  
    J"y@n ~*0  
    z0sB*5VH  
    感兴趣的优化函数 A?/?9Gr  
    • 效率满足（>95%） D }\`5L<  
    • 信噪比不满足（<30db） v|GvN|_|  
    • 杂散光不满足（>5% ?6dtvz;K+?  
     ,l6W|p?ZO^  
    LsXYvX  
    :$j~;)2  
    Gm. hBNgp  
    10. 后续IFTA优化后的结果 uOQ5.S+  
           Lj H];=R  
    IjNm/${$  
    =EKJ!{  
     zkMQ= ,[  
    RY'y%6Z]ZO  
    感兴趣的优化函数 g:Dg?_o  
    • 效率满足（>95%） luMNi^FQ  
    • 信噪比满足（<30db） )~`zjVx_  
    • 杂散光满足（<5%） NQAnvX;  
    gJ])A7O  
    11.总结 ')BQ 0sg  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ld $`5!Z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ;Y"J j  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 EY>A(   
    • 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'V9Xs(  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 8^{BuUA  
     
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