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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。 ZhGh {D[,  
    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。 #2Ac  
    s~'9Hv9  
    2．模拟任务 ]~?S~l%  
    "[awmZ:wo  
    vn|TiZ  
    DOE： "NxOOLL  
    相位型衍射 vx04h~  
    光束整形器  Y[f,ia  
    直径：2mmx2mm m3U+ du  
    形状：圆形 Xy[}Gp  
    相位级次：16     ?D1x;i9<  
    `[X6#` <  
    c*.G]nRc  
    3.建模任务：入射光场 sEoZ1E  
    :0nK`$'  
    nURvy}<r  
    高斯准直激光光束的光束参数 NOF?LV  
    |tG05+M  
    • 波长：632.8nm I") H~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm w>v5oy8s-  
     C}Rs[  
    jz %;4e~t  
     ?O!]8k`1$  
    4.建模任务：期望输出光场 W=~id"XtJ  
    L5R `w&Up  
    K1;z Mh  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: La\Q'0  
    Mx^y>\X)v  
    • FWHM-直径：0.5mm 2y^U k,g  
    • 边缘宽度：50um $=\d1%_R|  
    • 效率：>95% )qbI{^_g  
    • 信噪比（SNR）：>30dB T48BRVX-F  
    • 杂散光：<5% D._{E*vg  
    k& OC&  
     -_s%8l^  
    d "2wO[  
    5.设计方案 =nLO?qoe  
    mRwXN*Izw  
    s5Pq$<  
    • 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）。 E yd$fcRK  
    • 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）。 w"q-#,37j  
    R'Sa?6xS4  
    L?C\Q^0"`G  
     jh>N_cp  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 YFG-U-t3  
     =ntft SH  
    P_Z M'[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 t5%TS:u  
    • 用户必须输入所需的信息 6j_ 678  
    - 入射场 bk.*k~_  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ya#RII']  
    - 系统参数 M/*Bh,M`  
    - 制造条件 J)_>%.  
    { AFf:[G  
     3b e6p  
    $Ru&>D#stK  
    7.设计过程 qbH %Hx  
    V)=Z6ti  
    >A<Df  
    gglf\)E;}E  
    YDW|-HIF  
    ]7*kWc2  
    VDG|>#[!  
    设计和优化过程由两步完成： 3eWJt\}?B  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 lHcA j{6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 su}&".e^  
     ka/nQ~_#<  
    8.系统模拟 DjY8nePyE  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,}KwP*:Z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 pKq]X}[^c  
    • 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。 <Kg2$lu(_`  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >}CEN  
    >[EBpYi  
     0JK2%%  
    hzq5![/sV  
    9. 初始几何光学设计的结果 J||E;=%f-Q  
    \Y+")  
    ;uK";we  
    .8K6C]gw  
    ewpig4  
    感兴趣的优化函数 Gy9 $Wj  
    • 效率满足（>95%） N\'TR6_,b  
    • 信噪比不满足（<30db） yWNOG 2qAP  
    • 杂散光不满足（>5% S#mK Pi+3  
     P8<hvMF  
    b;*c:{W)  
    i*'Z3Z)  
    |U EC  
    10. 后续IFTA优化后的结果 a_MFQf&KV  
           ';Nu&D#Ph  
    IytDvz*|  
    [3kl^TE  
     "T7>)fbu  
    b4)k&*dfR  
    感兴趣的优化函数 6Kp}_^|z  
    • 效率满足（>95%） [ZD[a6(94  
    • 信噪比满足（<30db） F{\=PCZ>7  
    • 杂散光满足（<5%） Ik Qe~;Y  
    s%O Y<B@V2  
    11.总结 |kc@L`7s  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 l~ D\;F  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 e8-ehs>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 lov%V*tL  
    • 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。 >Mw'eQ0(y  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 z0 \N{rP&  
     
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