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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。 i$:\,  
    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。 dLs40 -R  
    6GZ zNhz  
    2．模拟任务 iEJY[P1  
    JNYFu0  
    aF~ 0\XC  
    DOE： },G>+ s8h  
    相位型衍射 '[nH] N  
    光束整形器 `zJTVi4  
    直径：2mmx2mm [N-t6Z*  
    形状：圆形 H[a1n' "<:  
    相位级次：16     lB0: 4cIj  
    fq"<=  
    rz @;Zn  
    3.建模任务：入射光场 Jt3]'Nr04@  
    m:1f7Z>  
    8=%%C:  
    高斯准直激光光束的光束参数 _26~<gU8  
    (KF=v31_m  
    • 波长：632.8nm A $9^JF0$  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm uNV\_'9>Y  
    SbLx`]rI  
    ?1z." &  
     Ris5) *7  
    4.建模任务：期望输出光场 -|l^- Qf!  
    _;Q1P gT  
    +s}"&IV%  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Q9`}dYf.  
    8p?Fql}F [  
    • FWHM-直径：0.5mm ~9OART='  
    • 边缘宽度：50um )4hb%U  
    • 效率：>95% KKz{a{ePY%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB  !XvQm*1  
    • 杂散光：<5% 39w|2%(O.  
    pD+_ K  
     PN!NB.  
    `(r [BV|h}  
    5.设计方案 3}@!TI  
    jORU+g  
    uHv9D%R  
    • 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）。 7n-;++a5]  
    • 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）。 nQ0g,'o  
    _oB!-#  
    ccUq!1  
     uIG,2u,  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Wgt[ACioN  
     HbRDa  
    !z !R)6  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +w ;2kw  
    • 用户必须输入所需的信息 qeK_w '  
    - 入射场 3aL8 gE  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ,~@Nhd~k  
    - 系统参数 .kl _F7  
    - 制造条件 DA5kox&cU  
    jXBAo  
     1N#KVvK  
    6]=R#d 7U  
    7.设计过程 >AT{\W!N  
    ,DN>aEu1  
    1 rr\l`  
    @O7hY8",  
    =tJ}itcJ'  
    Jl-Lz03YG  
    w&eX)!  
    设计和优化过程由两步完成： cr{;gP  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 zFy0Sz F  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RJ ,a}w[9  
     zCvt"!}RRa  
    8.系统模拟 vI<n~FHt  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [xF(t @p  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }n+#o!uEf  
    • 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。 W0]W[b,:u$  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 b<|l* \  
    SjT8 eH #  
     &{): x  
    -lKk.Y.}r  
    9. 初始几何光学设计的结果 WUQlAsme  
    9sQ4 $  
    - J9K  
    PVGvjc  
    sx;7  
    感兴趣的优化函数 wf4?{H  
    • 效率满足（>95%） ?U~9d"2=  
    • 信噪比不满足（<30db） ?mdgY1  
    • 杂散光不满足（>5% K:!|xr(1d  
     1epj/bB&  
    xn49[T  
    J2\%rb,  
    iw!kV  
    10. 后续IFTA优化后的结果 l$ABOtM@  
           VTOZ #*f  
    >wiW(Ki}  
    ;++CMTza]  
     xXpeo_y'  
    N? r{Y$x  
    感兴趣的优化函数 C]ev"Am_)  
    • 效率满足（>95%） G j6(ycaS  
    • 信噪比满足（<30db） Yx4TUA$c'  
    • 杂散光满足（<5%） "*E#4e[  
    K3QE>@']  
    11.总结 H 1`}3}"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ? Xb8B5  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 'l+).},  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 > YHwWf-  
    • 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。 -e6~0%X  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 O?<R.W<QI  
     
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