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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。 B_U{ s\VY  
    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。 )Au6Nf  
    $8USyGi3J  
    2．模拟任务 OH^N" L  
    jN-vY<?h]  
    {qW~"z*  
    DOE： :WI.LKlo~  
    相位型衍射 > oA? 6x  
    光束整形器 Om'+]BBN  
    直径：2mmx2mm [ xOzzp4  
    形状：圆形 bPD`+: A_  
    相位级次：16     cfox7FmW  
    tkQH\5  
    P1b'%  
    3.建模任务：入射光场 jV#ahNq;  
    8zLY6@  
    <H1 `  
    高斯准直激光光束的光束参数 fP tm0.r  
    i&njqK!wS  
    • 波长：632.8nm >&g}7d%  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm )15Z#`x  
    f)c~cJz<q  
    9Suu-A  
     4Wy <?O2  
    4.建模任务：期望输出光场 j*e6 vX  
    MS(JR  
    ~^u16z,  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: [S.ZJUns  
    9jN)I(^D6  
    • FWHM-直径：0.5mm ,\ 2a=Fp  
    • 边缘宽度：50um D'Z|}(d&  
    • 效率：>95% O20M[_S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Tmh(= TB'  
    • 杂散光：<5% _A<u#.yd  
    a9n^WOJ6  
     VL[R(a6c <  
    ;fw1  
    5.设计方案 x}U8zt)yD3  
    *5zrZ]^  
    !zPG? q]3  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Lb{e,JH  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 M :3u@06a  
    hS[ yNwD  
    ) \Y7&  
     Xi?b]Z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 uE[(cko  
     bifS 2>c  
    ZpUCfS)|&  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 j1SMeDDM ~  
    • 用户必须输入所需的信息 bX.ja;;   
    - 入射场 c4_`Ew^k  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） P5lqSA{6  
    - 系统参数 o7B[R) 4  
    - 制造条件 ^:9$@ +a  
    > 0{S  
     7&KT0a*  
    < RCLI|  
    7.设计过程 IHgeQ F ~  
    ^xf<nNF:p  
    ;"O&X<BX-  
    ,>t69 Ad  
     )>D+x5o]  
    O62b+%~F  
    >5R <;#8  
    设计和优化过程由两步完成： "<}&GcJbz  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 e]=!"nJ+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 GDYFU* 0  
     +(uYwdcN  
    8.系统模拟 )BfT7{WN  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 dd?x(,"A`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 y=Mq(c:'UN  
    • 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。 ZVeaTK4_ t  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 64-#}3zL  
    $3Z-)m  
     x8;`i$  
    q1E:l!2al  
    9. 初始几何光学设计的结果 H _Va"yTO6  
    o ]IjK  
    OMwsbp&  
    mDh1>>K'~  
    bCZ g cN  
    感兴趣的优化函数 2,aPr:]  
    • 效率满足（>95%） pT?Q#,fh  
    • 信噪比不满足（<30db） g%u&Zkevx  
    • 杂散光不满足（>5% RzhWD^bB  
     H3{GmV8  
    ^-FRTC  
    aA-  
    "RVcA",  
    10. 后续IFTA优化后的结果 WvHw{^(lF  
           [i0Hm)Bd3  
    u*  
    1 nvTce  
     `nUO l  
    [![%9'+P  
    感兴趣的优化函数 Th`skK&U  
    • 效率满足（>95%） x.1-)\  
    • 信噪比满足（<30db） Og;-B0,A  
    • 杂散光满足（<5%） +.y .Mp  
    r%DFve:%  
    11.总结 RtG}h[k/X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?^:h\C^a"  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 vpPl$ga5bY  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 KYJjwXT28W  
    • 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。 gPC*b+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 n;R#,!<P  
     
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