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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。 UJ1Ecob  
    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。 IiRII)  
    Q2HULz{  
    2．模拟任务 +Rb0:r>kU  
    Tv`-h  
    #+ 6t|  
    DOE： 4KCJ(<p|  
    相位型衍射 a~"<lzu|$  
    光束整形器 (v$$`zh  
    直径：2mmx2mm M}*#{UV2  
    形状：圆形 L !V6 Rfy  
    相位级次：16     $jtXN E?  
    "8YXFg  
    7n*[r*$  
    3.建模任务：入射光场 7d"gRM;  
    ~Y /55uC  
    E#A}J:  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^lCQHz  
    %?~`'vYoi  
    • 波长：632.8nm r%^J3  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 6m!%X GZ T  
    (XJ0?;js=  
    *cnxp-)ub  
     <4QOjW  
    4.建模任务：期望输出光场 :KL5A1{  
    ^lYa9k  
    f*Dy>sw  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^J_rb;m43  
    56Gc[<nR  
    • FWHM-直径：0.5mm &*r'Sx )V  
    • 边缘宽度：50um ZQQ0}  
    • 效率：>95% FELTmQUV  
    • 信噪比（SNR）：>30dB sHi *\  
    • 杂散光：<5% }xE}I<M  
    8>y!=+9_  
     69>N xr~k  
    =fZMute  
    5.设计方案 F"*.Qq  
    qe\JO'g#e  
    ywS2` (  
    • 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）。 }3&~YBx;:  
    • 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）。 6xsB#v*  
    $7bl,~Z  
    2|C(|fD4  
     j(SBpM  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 \L@DDK|"`6  
     a6&+>\o  
    DD]e0 pa  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 L1i:hgq0]  
    • 用户必须输入所需的信息 "X7;^yY  
    - 入射场 KnjowK  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Xzp!X({   
    - 系统参数 ca{u"n  
    - 制造条件 ^Td_B03)  
    !=w&=O0(  
     +~~&FO2  
    D+"-(k  
    7.设计过程 ")cJA f  
    1VD8y_tC  
    ^`&?"yj<z  
    g)@d(EYY  
    }#h>*+Q  
    uK5&HdoM  
    z#!}4@_i3  
    设计和优化过程由两步完成： 2UF ,W]  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 5lc%GJybV  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 c+^#(OB  
     D'! v9}  
    8.系统模拟 <7;AK!BH  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 J0eJRs  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 P}kp_l27  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 =/b WS,=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 iO,_0Y4  
    3Wl,T5}{  
     I|#1u7X%]  
    1sT%g}w@|  
    9. 初始几何光学设计的结果 2W_p)8t> b  
    zL<<`u?  
    g,0u_$U  
    lW!}OzE(m  
    0Ek + }`  
    感兴趣的优化函数 { eU_  
    • 效率满足（>95%） fuQb h  
    • 信噪比不满足（<30db） WjrUns  
    • 杂散光不满足（>5% Snav)Hb'  
     n4YedjHSN  
    BV8-\R@  
    l-Q.@hG  
    O" <W<l7Q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4%3R}-'mh  
           b& l/)DU  
    D_HE!fl  
    #00k7y>OyD  
     .[ E"Kb}=  
    :RH0.5)  
    感兴趣的优化函数 ]ZB^Hi_  
    • 效率满足（>95%） H)Zb_>iV  
    • 信噪比满足（<30db） >brf7h  
    • 杂散光满足（<5%） J*lKXFq7  
    R>ak 3Y  
    11.总结 1%;o-F@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Jx:t(oUR+  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 $p)7k   
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7h3#5Y  
    • 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。 \GR M,c  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ]7d~,<3R  
     
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