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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。 D-A#{e _  
    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。 Lm:O vVVB  
    r/:s2 oQ  
    2．模拟任务 cd*y{Wt  
    {HvR24#  
    E9%xSMS8@  
    DOE： RYS]b[-xZz  
    相位型衍射 FhAuTZk  
    光束整形器 HSp*lHU  
    直径：2mmx2mm !);}zW!  
    形状：圆形 E)H8jBm6w  
    相位级次：16     `k _5Pz\  
    $:/y5zi  
    !0*=z~  
    3.建模任务：入射光场 :14O=C  
    nLQ 3s3@1>  
    VlXIM,  
    高斯准直激光光束的光束参数 (fm\kV  
    1S0Hc5vw  
    • 波长：632.8nm tN";o\!}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm D\N-ye1LE  
    >UWL T;N/W  
    peR=J7  
     6~;fj+S  
    4.建模任务：期望输出光场 c@5fiRPv!  
    o9q%=/@,  
    Wq F(  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;&;coH8`  
    J>] ' {!+  
    • FWHM-直径：0.5mm 8y~ Jn~t  
    • 边缘宽度：50um {B?%r[nW  
    • 效率：>95% Qj[4gN?}=  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %jKR\f G  
    • 杂散光：<5% Q*(]&qr"E  
    h_* =_2|}  
     m5{Y  
    3=T<c?[  
    5.设计方案 $axaI$bE  
    Rj+}L ~"  
    "g>uNtt~  
    • 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）。 MvL%*("4b  
    • 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）。 ElqHZ$a?  
    W4|1wd}.t  
    8Tt2T} Y  
     OA4NXl'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {BY`Wu:w  
     @<W"$_ r-  
    6"-LGK:  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 x #BUIi  
    • 用户必须输入所需的信息 '[`.&-;  
    - 入射场 Qn[4&nUD  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） uC 5mxZ  
    - 系统参数 `$G7Ia_ $]  
    - 制造条件 dm)V \?b  
    {~b]6}O  
     q+WOnTS  
    e0(loWq]  
    7.设计过程 )amdRc  
    3`SLMPI  
    [q9TTJ@2  
    D3;^!ln]D  
    < LzN/I aJ  
    jR }h3!  
    (.<Gde#  
    设计和优化过程由两步完成： rTDx|pvYx  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 vyN =X]p  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !i.`m-J*  
     9n |H%AC  
    8.系统模拟 W-7yi`5  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 x%vt$dy*8  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $hg W>e  
    • 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 A-{  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 VqVP5nT'=  
    s-*8=  
     Vy-H3BR  
    0O!%NL[,  
    9. 初始几何光学设计的结果 \1aj!)  
    qNC.|R  
    e9k}n\t3  
    ,yAvLY5 P  
    L a0H  
    感兴趣的优化函数 wgkh} b   
    • 效率满足（>95%） !@ai=p  
    • 信噪比不满足（<30db） 31Zl"-<#-  
    • 杂散光不满足（>5% '`/1?,=  
     /D 2v 1  
    76zi)f1f  
    .;/@k%>   
    yY`<t  
    10. 后续IFTA优化后的结果 hh <=D.u  
           7!<cU  
    <3Co/.VQd  
    2ai \("?  
     1i2jYDB"  
    xJ^Gtq Um  
    感兴趣的优化函数 &P[eA u  
    • 效率满足（>95%） G)5%f\&  
    • 信噪比满足（<30db） Ax=Rb B"  
    • 杂散光满足（<5%） ?Xh=rx_  
    m`4Sp#m  
    11.总结 ~?[%uGI0h  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 tA}O'x  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 WH/r$.&  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 @"'1"$  
    • 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。 C Ij3D"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 k2 k/v[60  
     
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