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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。 [*ug:PG  
    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。 1F2(MKOo!  
    {ueDwnZ  
    2．模拟任务 +rrA>~  
    O6q5qA  
    f.vJJa  
    DOE： NPE 4@c_a@  
    相位型衍射 ^v3J ld  
    光束整形器 `RE K,^U  
    直径：2mmx2mm >v/%R~BuX  
    形状：圆形 KC<K*UHPAH  
    相位级次：16     $O;a~/T  
    xWWVU}fd1  
    =| r% lx  
    3.建模任务：入射光场 !i{5mc \  
    ?*QL;[n1  
    b^P\Kky  
    高斯准直激光光束的光束参数 R++w>5 5A  
    d=HD! e  
    • 波长：632.8nm [XA:pj;rg'  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =AuxME g  
    ?IiFFfs  
    P$/Y9o  
     m\ @Q}  
    4.建模任务：期望输出光场 8tT/w5  
    d&DQ8Gm ^  
    Nqj5,9*c  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |5BvVqn  
    ~\O,#j`_  
    • FWHM-直径：0.5mm #\LYo{op/.  
    • 边缘宽度：50um s*e1m%  
    • 效率：>95% lp1GK/!s  
    • 信噪比（SNR）：>30dB hi ),PfAV  
    • 杂散光：<5% GRgpy  
    7z+Ngt' !  
     .7Itbp6=R  
    3`njQvI\  
    5.设计方案 h7}P5z0F  
    }~ga86:n0  
    rWuqlx#  
    • 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）。 zgSv -h+f  
    • 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）。 *nY$YwHB  
    - SCFWc  
    DPlmrN9@=  
     Rdy-6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 [ldx_+xa:E  
     ~H626vT37  
    v *@R U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @p9YHLxLjQ  
    • 用户必须输入所需的信息 o{MmW~/o&  
    - 入射场 KyzdJ^xC"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1F[W~@jW  
    - 系统参数 8ao>]5Rs3  
    - 制造条件 {MmK:C  
    SKSI\]Cc  
     J/A UOInh  
    ,@@FAL  
    7.设计过程 xbze{9n"  
    0F[+rh"x  
    '# J/e0o@  
    e>_Il']Mb  
    Z}r9jM  
    {9h`h08?z  
    wB%;O`Oh  
    设计和优化过程由两步完成： q>dERN&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 D~f[Rg  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 x^!LA,`j  
     T=T1?@2C  
    8.系统模拟 5[rA>g~  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 qoJ<e`h}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \7tJ)[0aF  
    • 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。 @D=i|f  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 0/b3]{skK  
    K55]W2I9  
     +bcJm  
    MVe4[<  
    9. 初始几何光学设计的结果 jH]?vpP  
    xayd_RB9  
    -ob1_0  
    Xwk_QFv3  
    rPoq~p[Y  
    感兴趣的优化函数 1H7 bPl|  
    • 效率满足（>95%） %9`\ 7h7K  
    • 信噪比不满足（<30db） =_9grF-  
    • 杂散光不满足（>5% 6kHb*L Je  
     @" BkLF  
    qM0Df0$?x  
    0D^c4[Y'l  
    &l(PWU  
    10. 后续IFTA优化后的结果 } !RBH(m%  
           oa8xuFu(n  
    \={A%pA;@{  
    Qon>[<]B  
     4lF?s\W:  
    %&S :W%qm?  
    感兴趣的优化函数 5$"I Uq*  
    • 效率满足（>95%） TWo.c _l  
    • 信噪比满足（<30db） 5s=L5]]r_j  
    • 杂散光满足（<5%） hG lRf_{  
    3v:c'R0  
    11.总结 2/#%^,Kb2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 f!+G1z}iA  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ];au! _o  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 * odwg$  
    • 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。 ttA0* >'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~ZZJ/Cu  
     
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