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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。 w7NJ~iy  
    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。 Htn'(Q  
    D@"g0SW4  
    2．模拟任务 ^LgaMmz  
    "TB4w2?=  
    "/6<k0.D&  
    DOE： ?eD,\G  
    相位型衍射 ^b=]=w  
    光束整形器 w8E6)wF=7  
    直径：2mmx2mm 6v7H?4  
    形状：圆形 (CKx s I@  
    相位级次：16     d5$2*h{^v  
    ]nE_(*w  
    iR j/Tm*T'  
    3.建模任务：入射光场 _[}r2,e  
    O<nJbsl_w  
    j.O7-t%C  
    高斯准直激光光束的光束参数 i-oi?x<u&(  
     |/K+tH  
    • 波长：632.8nm oK1"8k|Z  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm -'& 4No  
    ;!U`GN,tH  
    HPVW2Y0_N  
     n|`L>@aw,  
    4.建模任务：期望输出光场 J{8_4s!Xt>  
    |0nbO2}  
    Qp8. D4^@3  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: OMG.64DX .  
    -FA]%Pl<'  
    • FWHM-直径：0.5mm DueQ1+ P  
    • 边缘宽度：50um q]Gym 7o  
    • 效率：>95% Iw(2D(se  
    • 信噪比（SNR）：>30dB h*2Q0GRX  
    • 杂散光：<5% m)4s4P57y  
    ]UyIp`nV;  
     gzqx{ ]  
    pC,MiV$c"  
    5.设计方案 %m[ :},  
    (pXZ$R:  
    O[[:3!6q  
    • 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）。 >Ya+#j~CZ  
    • 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）。 JzH\_,,  
    T)Z2=5V  
    Ys,}L.  
     3c] oU1GfF  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 \wRbhN  
     <%klrQya  
    \[&`PD  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 =1 g  
    • 用户必须输入所需的信息 y05(/NH>  
    - 入射场 )qs>Z?7  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） #I[tsly}  
    - 系统参数 `btw*{.[  
    - 制造条件 -E~pCN(E  
    YGrmco?G  
     d K|6p_  
    HrQBzS  
    7.设计过程 ]0P-?O:  
    w^tNYN,i  
    [su2kOX|X  
    ,[enGw  
    @f442@_4  
    c;DWSgIw  
    WP&P#ju&  
    设计和优化过程由两步完成： O-- "\4  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4L#q?]$  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 }R5>ja0  
     _YzItge*  
    8.系统模拟 LY}%|w  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9ui_/[K  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 kQ4-W9u  
    • 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。 [eL?O;@BD  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 v!(B S,  
    2\&uO   
     mmP>Ji  
    *FyBkG'  
    9. 初始几何光学设计的结果 HRO :U%  
    5Z{i't0CQ  
    ~PYMtg=i  
    @8X)hpHf  
    HSHY0  
    感兴趣的优化函数 #JVw`=P  
    • 效率满足（>95%） X%Jq9_  
    • 信噪比不满足（<30db） u 0KVp6`  
    • 杂散光不满足（>5% 6QVdnXoG/  
     IB#L5yN r  
     M\zM-B  
    4:<74B  
    yVd}1bX  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Wr"-~PP  
           G3]TbU!!T  
    O#}T.5t  
    (+}H ih  
     dc UaZfON  
    _r+2o-ZR  
    感兴趣的优化函数 n'a=@/  
    • 效率满足（>95%） ^(7<L<H  
    • 信噪比满足（<30db） @ht= (Jk9  
    • 杂散光满足（<5%） M]&F1<  
    $%9.qy\8  
    11.总结 9^ITP!~e*  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "<6X=|C  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 &P 'cf|KI  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 qP? V{N  
    • 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。 q_PxmPE@3v  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 vd`;(4i#X  
     
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