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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。 }! =U^A)  
    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。 r w\D>} \  
    gY%&IHQ'  
    2．模拟任务 ]?&H^"=  
    pZ\$50t&O  
    K%PxA #P}  
    DOE： zLK\I~rU!  
    相位型衍射 gDv$DB8-  
    光束整形器 B0"0_n7-  
    直径：2mmx2mm Jh^8xI,`C  
    形状：圆形 )Oe`s(O@[I  
    相位级次：16     0[i}rC9&  
    FT4l$g7"  
    ArL-rJ{}  
    3.建模任务：入射光场 JaFUcpZk$  
    ZYDW v/u  
    5A,=vE  
    高斯准直激光光束的光束参数 j[H0SBKC  
    117c,yM0  
    • 波长：632.8nm 9#fp_G;=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm K9*IA@xL  
    |i u2&p >  
    (Z 8,e  
     #Z!#;%S  
    4.建模任务：期望输出光场 eK *W =c#@  
    p_9g|B0D  
    on_H6Y@B52  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: T*R{L  
    44j,,k  
    • FWHM-直径：0.5mm ,m3":{G:t.  
    • 边缘宽度：50um o~k;D{Snr  
    • 效率：>95%  ;b|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Fn> <q:  
    • 杂散光：<5% zu C5@jy.x  
    L:i+}F;M)s  
     iU XM( ]  
    EU9[F b]  
    5.设计方案 *73AAA5LKa  
    kJ__:rS(T_  
    *V-ds8AQ  
    • 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）。 Y.X4*B  
    • 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）。 j6}$+!E  
    ~hzEKvs  
    wcl!S{  
     h&P {p _Y  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ^F&A6{9f/h  
     _)q4I(s*  
    E)Srj~$d  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。  qJURPK  
    • 用户必须输入所需的信息 ?l>e75V%w  
    - 入射场 7g8B'ex J  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） {<r`5  
    - 系统参数 Q~b_dx{m  
    - 制造条件 $^ubo5%  
    LjCykk  
     w~n kNqm  
    n{3| E3  
    7.设计过程 1MpX] j8C#  
    'Nw6.5  
    K]9tc)  
    P.!;Uf}32  
    Q Y@nE  
    HI z9s4Y_  
    F46O!xb%  
    设计和优化过程由两步完成： \1~I04'=  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 N:d D*[QZ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 .1Vu-@  
     @ E >eq.m  
    8.系统模拟 dbg|V oNf  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 rrYp'L  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 O4n8MM|`  
    • 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。 }~V,_Fv  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ;*_I,|A:Xr  
    "AV1..mu  
     +H[Q~P8'[  
    FRc  |D  
    9. 初始几何光学设计的结果 I>\}}!  
    tjt=N\;  
    JTjzT2`A.  
    ^fG`DjA)  
     H RWZ0 '  
    感兴趣的优化函数 'aNahzb  
    • 效率满足（>95%） BSjbnnW}"  
    • 信噪比不满足（<30db） )\(lg*?:  
    • 杂散光不满足（>5% NavOSlC+h  
     RsR] T]4  
    ~ >4@;  
    V2lp7"  
    v]l&dgoT  
    10. 后续IFTA优化后的结果 zV6AuUIt  
           LciL/?  
    -aC!0O y`  
    Wn2Ny jX  
     7=L:m7T  
    5c*p2:]  
    感兴趣的优化函数 (R,NV3m?w  
    • 效率满足（>95%） &Jrq5Q C  
    • 信噪比满足（<30db） 3zk:59  
    • 杂散光满足（<5%） "9TxK6  
    F]hx  
    11.总结 W<Bxm|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9@kc K  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *;>V2!N=U  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3we.*\2$  
    • 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。 uPM8GIvZX.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 WT;.>F  
     
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