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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。 fu7[8R"{  
    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。 Z)Xq!]~/g  
    G41$oalQ1  
    2．模拟任务 J[_?>YJ  
    6=[ PJM  
    .bY1N5=sz  
    DOE： 'E4(!H,k  
    相位型衍射 @)M.u3{\  
    光束整形器 ;*85'WcS  
    直径：2mmx2mm oeU+?-y/b  
    形状：圆形 y|2g"J  
    相位级次：16     rnt$BB[g  
    *^&iw$Qx3  
    nG(|7x   
    3.建模任务：入射光场 L 52z  
    r0XGGLFuZl  
     =}1~~  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;tIIEc  
    @tU>~y{E  
    • 波长：632.8nm RWEgUDX^/  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm )="g?E3  
    >+W?!9[p:2  
    jl ?y}  
     70 D Q/b  
    4.建模任务：期望输出光场 )-6[ Bw  
    epm8N /  
    ,hcBiL/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: u>-uRz<)t  
    =F; ^^VX  
    • FWHM-直径：0.5mm R|^t~h-  
    • 边缘宽度：50um e[Ul"pMvS`  
    • 效率：>95% i OA3x 8J  
    • 信噪比（SNR）：>30dB A_dYN?^?|  
    • 杂散光：<5% _M[[o5{  
    Vt 5XC~jK  
     <H(AS'  
    ieK'<%dxF  
    5.设计方案 -Z#]_C{Y-)  
    k@X As  
    Tr+Y@]"  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ;Q%19f3,6  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 vzQmijr-  
    ), x3tTR  
    :y)&kJpleP  
     6(Rq R  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 q.Aw!]:!  
     ?%TM7Z4  
    a>e 1jM[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @;-Un/'C;7  
    • 用户必须输入所需的信息 {s^n|b}  
    - 入射场 UM;bVf?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） bu!<0AP"N+  
    - 系统参数 u K&_IE}  
    - 制造条件 gbi~!S-  
    (%^TTe  
     K LM^O$=  
    4rCqN.J  
    7.设计过程 X\:(8C;+  
    gl4 f9Ff  
    j-\^ }K.&  
    xn#I7]]G  
    t7& GCZ  
    5|H(N}S_  
    Ib<+m%Ac  
    设计和优化过程由两步完成： +]2~@=<@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 5^R#e(mr  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [aVJYr2  
     H<3b+Sg  
    8.系统模拟 5Ddyb%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #pxet  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 rs)aEmvC  
    • 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。 HGMH g  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 M> l+[U  
    *`/@[S2,cu  
     gf8U &;  
    [IX!3I[J]  
    9. 初始几何光学设计的结果 U\plt%2m>  
    -"b3q  
    x6mq['_  
    Qpu2RfP  
    Wam?(!{mOf  
    感兴趣的优化函数 8&iI+\lCy  
    • 效率满足（>95%） &dMSX}t  
    • 信噪比不满足（<30db） n/|`Dz.  
    • 杂散光不满足（>5% 6aK2 {-+  
     "PP0PL^5F  
    B$eF@v"  
    GOgT(.5  
    mAERZ<I  
    10. 后续IFTA优化后的结果 : l[Q  
           Q ?<9  
    }Bg<Fm  
    YZ+g<HXB  
     sX?7`n1U  
    ^d=@RTyo/  
    感兴趣的优化函数 / =<u l-K  
    • 效率满足（>95%） +=xRr?F  
    • 信噪比满足（<30db） e;Z`&  
    • 杂散光满足（<5%） _Pm}]Y:_  
    lBC-G*#  
    11.总结 {Z;GNMO:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 =5#Jsn?U  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 gx.]4 v  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *g}&&$b0  
    • 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。 CzbNG^+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 C\h<02  
     
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