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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。 ^3L0w}#  
    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。 @t_=Yl2;  
    OYTkV}tG  
    2．模拟任务 A{D];pE`  
    &FN.:_E  
    j HJ`,#  
    DOE： Qn)a/w-  
    相位型衍射 'AS|ZRr/  
    光束整形器 <B6H. P =  
    直径：2mmx2mm *YuF0Yt  
    形状：圆形 ZX./P0  
    相位级次：16     YGC L2Y  
    n8ZZ#}Nhg  
    1NA.nw.  
    3.建模任务：入射光场 vT,AMja  
    +OWX'~fd<  
    (V67`Z )  
    高斯准直激光光束的光束参数 sN01rtB(UT  
    *mvlb (' &  
    • 波长：632.8nm x)O!["'"  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm <1${1A <Wa  
    |imM# wF  
    z/@slT  
     aE$[5 2  
    4.建模任务：期望输出光场 1ztG;\  
    >V8-i`  
    K} X&AJ5A  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: \\B(r  
    )W _v:?A9  
    • FWHM-直径：0.5mm Iom'Y@x  
    • 边缘宽度：50um CU2*z(]&  
    • 效率：>95% w-L=LWL\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB q ,]L$  
    • 杂散光：<5% ra gXn  
    mLLDE;7|}  
     j/c&xv 7=  
    eF-."1  
    5.设计方案 uo%)1NS!  
    o~y;j75{.*  
    =wV<hg)C  
    • 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）。 Pw`8Wj  
    • 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）。 R=2FNP  
    ,G?WAOy,  
    E,x+JeKV  
     `%9 uE(  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 bI9~jWgGp  
     LG|fq/;  
    ~/iKh1 1  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 a P@N)"  
    • 用户必须输入所需的信息 9x9T<cx  
    - 入射场 2*l/3VW  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） h_3E)jc  
    - 系统参数 M; tqp8  
    - 制造条件 3J|F?M"N7  
    Q6!zZ))~  
     i^Y+?Sx  
    RmeD$>7  
    7.设计过程 o&)8o5  
    !6O(-S2A  
    $2M$?4S/T  
    +`3)oPV)  
    BLf>_b Uk  
    V]e8a"/[{  
    Vl=l?A8  
    设计和优化过程由两步完成： m6\E$;`  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 B:S>wFE(.  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 SaAFz&WRl  
     4=.89T#<  
    8.系统模拟 ub#a`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Ru!iR#s)!  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )|R)Q6UJ  
    • 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。 li'YDtMKCY  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 J~ zUp(>K  
    '/n1IM$7  
     :W.(S6O(  
    {{D)YldtA  
    9. 初始几何光学设计的结果 "W7K"=X  
    Ls$D$/:q?  
    U} e!Wjrc  
    r,1!?s^L  
    O1U=X:Zl  
    感兴趣的优化函数 Kp~VS<3  
    • 效率满足（>95%） ~IfJwBn-i  
    • 信噪比不满足（<30db） Fg5kX  
    • 杂散光不满足（>5% "ESwA  
     pnowy;  
    'qb E=  
    F^t DL:  
    b_#m}yZ6  
    10. 后续IFTA优化后的结果 HV!m8k=6  
           gx8ouOh  
    *yt=_Q  
    rq/yD,I,  
     :bu/^mW[  
    7{)G_?Q&  
    感兴趣的优化函数 2G67NC?+  
    • 效率满足（>95%） %S@ZXf~:  
    • 信噪比满足（<30db） RK'\C\gMDu  
    • 杂散光满足（<5%） tqvN0vY5  
    0d"[l@UU0  
    11.总结 nwB_8mN|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 4n !aW?%  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4$iz4U:P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 LqoB 10Kc\  
    • 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。 6 Z6'}BDP  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 B:;pvW]  
     
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