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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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    光券
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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。 ON){d!]uJ  
    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。 Hj|&P/jY]*  
    * dw.Ug  
    2．模拟任务 (Jw_2pHxr"  
    p/?o^_s  
    DegbjqZ#  
    DOE： @$T$hMl  
    相位型衍射 No} U[u.O  
    光束整形器 %ACW"2#(  
    直径：2mmx2mm Mh4MaLw  
    形状：圆形 &.\7='$F  
    相位级次：16     #aU!f"SS  
    )/%5f{+}  
    e5>'H!)  
    3.建模任务：入射光场 ;6Yg}L  
    xF8n=Lc  
    P .m@|w&.K  
    高斯准直激光光束的光束参数 KDq="=q  
    ^]nLE]M  
    • 波长：632.8nm Rbf6/C  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #%\0][Xf  
    ]*\MIz{56'  
    mGj)Zrx>  
     O*~z@"\  
    4.建模任务：期望输出光场 %7)TiT4V  
    {g<D:"Q  
    'R79,)|;[  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: eKvr1m- -  
    Iz09O:ER  
    • FWHM-直径：0.5mm >8"Svt$  
    • 边缘宽度：50um ],pB:=  
    • 效率：>95% 05 q760I+  
    • 信噪比（SNR）：>30dB p8~lGuH  
    • 杂散光：<5% .Q,"gsY  
    5]N0p,f  
     #5@(^N5p`  
    1+; bd'Ie  
    5.设计方案 II=`=H{  
    Ak9{P`  
    N|DI k  
    • 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）。 112 WryS  
    • 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）。 FBNLszT{L  
    ^?`fN'!p  
    (BVqmi{  
     Ayw_LCUD  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 't5ufAT  
     6DHK&<=D8  
    SH{@yS[c!  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 G;G*!nlWf  
    • 用户必须输入所需的信息 0!\C@wnH  
    - 入射场 ;`78h?`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） wf\"&xwh?  
    - 系统参数 89FAh6uE  
    - 制造条件 \34vE@V*  
    NZvgkci_(u  
     bkV<ZUW|;  
    L@S\ rImw  
    7.设计过程 ^Spu/55_  
    s|Mo3_>  
    F] c\Qt  
    "`49m7q1H  
    xpR`fq  
    ,TQec:B  
    lvke!~#  
    设计和优化过程由两步完成： =OH X5:Z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 VhUWws3E  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 '? 5-  
     5^g*  
    8.系统模拟 ,<Q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 HoGYgye=  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,>a!CnK=  
    • 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。 loVg{N :  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 wXQxZuk[  
    kK[4uQQ  
     N#T'}>ty  
    J\@6YU[A  
    9. 初始几何光学设计的结果 zEI+)|4?r  
    Jl~ *@0(  
    mJUM#ry  
    6'Q{xJe?  
    }(nT(9|  
    感兴趣的优化函数 # rkq ?:Q  
    • 效率满足（>95%） [H}> 2Q  
    • 信噪比不满足（<30db） &u>dKf)5  
    • 杂散光不满足（>5% r:g\  
     }4|EHhG  
    xe!bfzU  
    d?fS#Ryb  
    :0J`4  
    10. 后续IFTA优化后的结果 YRu@; `  
           ojd0um6I{  
    Z2g'&,uc#  
    e|]e\Or>  
     ZxF`i>/h  
    !Km[Qw k-  
    感兴趣的优化函数 io4<HN  
    • 效率满足（>95%） pe?)AiTZ:  
    • 信噪比满足（<30db） TR DQ+Z  
    • 杂散光满足（<5%） ! ?g+'OM  
    |7|S>h^  
    11.总结 xi5"?*&Sb  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 28!C#.(h  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ZNQ x;51  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 }DhqzKl  
    • 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。 E4 X6f  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 uM2@&)u  
     
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