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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。 ^7M hnA  
    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。 2{;&c  
    ~f=~tN)hZ  
    2．模拟任务 QK _1!t3  
    f ?8cO#GU  
     o&uO]  
    DOE： ,: g.B\'Q  
    相位型衍射 0^'A^  
    光束整形器 h4rIt3`  
    直径：2mmx2mm /~3~Xc ~=p  
    形状：圆形  :VwU2  
    相位级次：16     S<}2y9F  
    x ,$N!X  
    piYv }4;:(  
    3.建模任务：入射光场 Vp8t8X1`  
    qu]ch&"?U  
    /2}o:vLj  
    高斯准直激光光束的光束参数 UjibQl 3:m  
    &:}e`u@5|  
    • 波长：632.8nm H`u8}{7  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +./c=o/v  
    dxqVZksg(9  
    KHwzQ<Z3  
     i`[5%6\"&  
    4.建模任务：期望输出光场 Q'-V\G)11  
    EvZ;i^.8LS  
    kN3T/96  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: \b {Aj,6,  
    OLXkiesK{  
    • FWHM-直径：0.5mm +pYrAqmO-  
    • 边缘宽度：50um W: Rs 0O  
    • 效率：>95% !iKR~&UpAL  
    • 信噪比（SNR）：>30dB y,qP$ 5xiq  
    • 杂散光：<5% 5dffF e  
    k=w;jX&;`  
     1I({2@C  
    B$~oZ'4v  
    5.设计方案 ~wnTl[:  
    W{E2 2J}  
    Pn@k)g  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 J ytY6HF  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 [NcS[*qp  
    (Wkli:Lq  
    M99#\0=/  
     qW]gp7jK4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 n^|;J*rD  
     t~pA2?9@  
    "zW3d KVc  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1);$#Dlt k  
    • 用户必须输入所需的信息 -q7A\8C  
    - 入射场 3L/qU^`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） PfX{n5yBW8  
    - 系统参数 X! 5N2x  
    - 制造条件 M=[/v/M=  
    :V2"<]  
     9tZ)#@\  
    N;,?k.vU  
    7.设计过程 v-6" *EP  
    TJ(PTB;  
    Hj ]$  
    Ke-Q>sm2Q  
    VlKy6PSIg  
    #!p=P<4M  
    x_1JQDE  
    设计和优化过程由两步完成： L'{;V\d  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4GJ1P2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ={' "ATX(U  
     E_&Hje|J_[  
    8.系统模拟 ZK5(_qW&i  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /nXp5g^6(  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 AoHA+>&U  
    • 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。 n<MMO=+bg  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8?] :>  
     [+$l/dag  
     CCKg,v  
    ja$>>5<q  
    9. 初始几何光学设计的结果 ?7-#iC`  
    8xhXS1  
    Myss$gt}  
    !f_GR Pj'  
    dJ\6m!Mp  
    感兴趣的优化函数 /H.QGPr  
    • 效率满足（>95%） !8&,GT  
    • 信噪比不满足（<30db） ^|}C!t+  
    • 杂散光不满足（>5%  k*|dX.C:  
     .fcU&t  
    }]vj"!?a  
    O;M_?^'W  
    =fMSmn1S  
    10. 后续IFTA优化后的结果 /R#-mY  
           1!8*mk_R{  
    47I:o9E  
    7'FDI`e[  
     2>Kq)Ii  
    43rM?_72  
    感兴趣的优化函数  N>`+{  
    • 效率满足（>95%） >`*iM  
    • 信噪比满足（<30db） cJA0$)JP&  
    • 杂散光满足（<5%） qx 3.oU  
    :b>Z|7g?  
    11.总结 ($(6]?J(?7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 tYIHsm\b  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %Hv$PsSJ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 L*tXy>&b.  
    • 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。 `.;7O27A^%  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 uZZ[`PA(  
     
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