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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。 RkN a;j)t  
    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。 _AQ :<0/#  
    ~h;c3#wuc  
    2．模拟任务 =S-'*F  
    MS6^= ["  
    '$M=H.  
    DOE： ~PUz/^^ s  
    相位型衍射 L!-@dz  
    光束整形器 ?EeHeN_  
    直径：2mmx2mm Y>+\:O  
    形状：圆形 )#r]x1[Kn  
    相位级次：16     ,c6ID|\  
    k[N46=u  
    gJ>?<F;  
    3.建模任务：入射光场 :<s)QD  
    //W<\  
    =F ZvtcCa  
    高斯准直激光光束的光束参数 9[|Ql  
    [t /hjm"$  
    • 波长：632.8nm lhx6+w  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Xb42R1  
    4.7ePbk[E  
    :?{ **&=  
     PK u+$  
    4.建模任务：期望输出光场 UR?[ba_h   
    )[6H!y5  
    8p7Uvn+m*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;t@zH+*}  
    oa+Rr&t'  
    • FWHM-直径：0.5mm W\zg#5fmK  
    • 边缘宽度：50um -ny[Lh^b  
    • 效率：>95% =_8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :a3Pnq$]E  
    • 杂散光：<5% JcZs\ fl9  
    j%b/1@I  
     @q2Yka  
    ZYrXav<  
    5.设计方案 W z3y+I/&  
    ow ~(k5k:  
    F`U%xn,  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ^l ~i>:V  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 .-[UHO05^8  
    dV8mI,h  
    CO1D.5  
     j"/i+r{"E  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 `RfhxzI  
     PV>-"2n  
    ) ]U-7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 /_?Ly$>'  
    • 用户必须输入所需的信息 nvxftbfE^D  
    - 入射场 N/Z3 EF_  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） p}!rPd*  
    - 系统参数 x9~d_>'A  
    - 制造条件 v-X1if1%  
    |~W!Y\l-  
     2Q)"~3  
    91r#lDR  
    7.设计过程 L\5j"] }`  
    Tl%#N"  
    Io{)@H"f  
    fC2e}WR   
    ^:\|6`{n  
    l[l('-f  
    _NA0$bGN9  
    设计和优化过程由两步完成： 0CQ\e1S,#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 k(><kuJ`3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 fEWS3`Yy  
     4_8%ZaQ\.?  
    8.系统模拟 ITRv^IlF  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {$HW_\w  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 o';sHa'  
    • 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。 "44VvpQC  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ~a4htj  
    ,-&ler~[  
     @/ wJW``;  
    ?7'uo$  
    9. 初始几何光学设计的结果 #]oVVf_  
    Z+=WgEu1  
    OO] ~\j  
    ^* ^te+N  
    ]ZelB,7q  
    感兴趣的优化函数 dOqn0Z  
    • 效率满足（>95%） i))S%!/r~  
    • 信噪比不满足（<30db） !%_Z>a  
    • 杂散光不满足（>5% H ZIJKk(  
     ,o]"G[Jk  
    B9/x?Jv1  
    E#`=xg  
    [2gK^o&t  
    10. 后续IFTA优化后的结果 >lU[ lf+/  
           fKf5i@CvB@  
    WQ<J<$$uu  
    29 L~SMf  
     0"(5\T  
    z[B*sbS  
    感兴趣的优化函数 Xa.Qt.C  
    • 效率满足（>95%） AKC';J  
    • 信噪比满足（<30db） )d bi  
    • 杂散光满足（<5%） lV: R8^d  
    p[VBeO^%  
    11.总结 FylL7n  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 + O=wKsGD  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 H2l/9+  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 &/d;4Eu  
    • 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。  57Q^ "sl  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 CDQ}C=4  
     
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