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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。 Hw#yw g  
    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。 `1 Tg8  
    )qWO}]F  
    2．模拟任务 &4p~i Z  
    ]#rmk!VT?  
    :bP <H  
    DOE： {mHxlG)  
    相位型衍射 X=k|SayE8  
    光束整形器 DY87NS*HF  
    直径：2mmx2mm -,"eN}P^  
    形状：圆形 U<yKC8  
    相位级次：16     NC x)zJ\S  
    )B^T7{  
    ehX4[j6  
    3.建模任务：入射光场 ?l 0WuU  
    B/EGaYH  
    %C >Win)g  
    高斯准直激光光束的光束参数 aXD|XE%  
    g+k yvI7o  
    • 波长：632.8nm VB+y9$Y'  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm WZ@$bf}f0  
    )5U7w  
    G7HvA46  
     p#dYNed]'  
    4.建模任务：期望输出光场 XCO;t_%  
    VC NQ}h[D  
    &Mh]s\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: p:4oA<V  
    sGJZG  
    • FWHM-直径：0.5mm T!H }^v  
    • 边缘宽度：50um PkdL] !:  
    • 效率：>95% A@G%*\UZ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB qP[jtRIN  
    • 杂散光：<5% MJ@PAwv"  
    dMH}%f5;1  
     &m@DK>  
    (DKQHL;  
    5.设计方案 )!D,;,aQ  
    ^pvnUODW[  
    4{=^J2z  
    • 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）。 ;U<rFs40  
    • 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）。 }$'T=ay&  
    Ykj+D7rA:  
    )>^!X$`3  
     D +9l$**a  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 K!SFS   
     H*EN199  
    +zsB~Vz  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 (yhnv Z  
    • 用户必须输入所需的信息 DqBiBH[%h  
    - 入射场 Q2xzux~T  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6t`cY  
    - 系统参数 'di(5  
    - 制造条件 q!8aYw+c  
    lyyR yFfQ  
     XRWy#Pj  
    -Y/c]g  
    7.设计过程 V3> JZH`  
    Wr\A ->+  
    $2pkh%  
    hxuc4C\J  
    _{YUWV50}  
    : ]~G9]R`  
    m3 W  
    设计和优化过程由两步完成： Q)\4  .d  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `"qSr%|  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 c\(CbC  
     Meo. V|1  
    8.系统模拟 4xD`Z_U  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 X< p KAO\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 jB%aHUF;  
    • 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。 }:hN}*H  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #w# :f  
    W(,3j{d2i  
     c R6:AGr  
    NN@'79x  
    9. 初始几何光学设计的结果 {:c5/ ,7c;  
     F'9#dR?  
    9._owKj  
    vAjvW&'g  
    xh9Os <  
    感兴趣的优化函数 QL`Hb p  
    • 效率满足（>95%） *t,1(Gw|7q  
    • 信噪比不满足（<30db） 4 oZm0  
    • 杂散光不满足（>5% =' <789wT  
     6k*,Yei  
    x3Ze\N8w  
    d\v1R-V  
    #8qhl  
    10. 后续IFTA优化后的结果 )>U7+ Me  
           |kh7F0';"  
    bE>"DP q  
    j NkobJ1  
     `(o:;<&3  
    %,Lv},%Y  
    感兴趣的优化函数 ^n&_JQIXb  
    • 效率满足（>95%） 5v,_ Hgh  
    • 信噪比满足（<30db） i-gN< 8\v  
    • 杂散光满足（<5%） mL]a_S{H  
    JBt2R=  
    11.总结 {Etvu  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 $u P'>  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _|I`A6`=  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *Sp_s_tS  
    • 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。 &ws^Dm]R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 25{-GaB  
     
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