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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。 80PlbUBb!  
    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`t4wD$/  
    `t0?PpUo  
    2．模拟任务 [@SLt$9"  
    XkB^.[B  
    ]zGgx07d  
    DOE： ")J\} $r  
    相位型衍射 1b4aY> Z  
    光束整形器 KmuE#Ia  
    直径：2mmx2mm 8vzjPWu  
    形状：圆形 Irk@#,{<  
    相位级次：16     _{.=zv|3  
    {fkW0VB;  
    JsNqijVC  
    3.建模任务：入射光场 bU`Ih# q  
    1-_op !N  
    :}r^sD  
    高斯准直激光光束的光束参数 [kdt]+'+  
    /u9Md3q*'  
    • 波长：632.8nm 8.Q;o+NU  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm NGl/F{<  
    ]ne&`uO  
    /:]`TlAb,  
     '4gi*8Y  
    4.建模任务：期望输出光场 |aH;@V  
    RX-qL,dc  
    SU0K#:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: `;[ j`v8O  
    y`"~zq0D  
    • FWHM-直径：0.5mm T[mo PD5  
    • 边缘宽度：50um 8&15k A  
    • 效率：>95% !Vtt.j &4  
    • 信噪比（SNR）：>30dB owClnp9K  
    • 杂散光：<5% aGK=VN}r  
    +Eil:Jz  
     g~ tG  
    !olvP*c"  
    5.设计方案 z^s40707x  
    I }AO_rtb  
    gTz66a@i  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 7U#`^Q}  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 wGd4:W  
    SHw%u~[hu  
    VGbuEC[Y  
     19)fN-0Z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 EleK*l  
     DKV^c'  
    %B^nQbNDM  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F$ kLft[:  
    • 用户必须输入所需的信息 zk+&5d 4(  
    - 入射场 qXPT1%+)y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） auOYi<<>W  
    - 系统参数 65FdA-4  
    - 制造条件 f =H,BQ  
    #(o 'G4T  
     0- GA,I_  
    ()=u#y  
    7.设计过程 \>0F{-cR$  
    !"u) `I2  
    ># FO0R  
    A1xY8?#?~c  
    lQs|B '  
    S5eQHef  
    0{ov LzW  
    设计和优化过程由两步完成： V1R=`  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 vF, !8e'v  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 OtuOT=%  
     |CME:;{T  
    8.系统模拟 *wW/nr=\;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 u@SE)qg  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 1x+Y gL5  
    • 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。 !ndc <],  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 x{u7#s1|/  
    -a`EL]NX  
     yb BLBJb  
    &wj;:f  
    9. 初始几何光学设计的结果 OZ?4"1$.t  
    J-g#zs  
    c1j)  
    A(y^1Nm  
    n8"S;:Zm  
    感兴趣的优化函数 CFJ F}aW  
    • 效率满足（>95%） kq6K<e4jO  
    • 信噪比不满足（<30db） v'`9^3(-  
    • 杂散光不满足（>5% oD,f5Ci-  
     B 95}_q  
    ;$W/le"Xr  
    aK'`yuN  
    )I<p<HQD  
    10. 后续IFTA优化后的结果 T:Dp+m!\{  
           LP bZ.  
    _%Ay\4H^\  
    iqCKVo7:M  
     gBRhO^Sz  
    }S6Sz&)  
    感兴趣的优化函数 IC}?oXs5G  
    • 效率满足（>95%） P>%\pCJ])  
    • 信噪比满足（<30db） .?b2Bd!MC  
    • 杂散光满足（<5%） c@:L7#8  
    uV<I!jyI  
    11.总结 6L~@jg~0A[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 m3]|I(]`Xe  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 U6qv8*~  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 c8mcJAc  
    • 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。 0A[p3xE\  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 juuBLv  
     
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