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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。 Wk6&TrWlY  
    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。 O8N0]Mz  
    u2O^3r G-  
    2．模拟任务 3v>,c>b([  
    [%,=0P}  
    & O\!!1%  
    DOE： RYJc>  
    相位型衍射 a&aIkD  
    光束整形器 'L59\y8H  
    直径：2mmx2mm {#M{~  
    形状：圆形 ];~[Olc  
    相位级次：16     C{,] 1X6g  
    JU \J  
    UuC"-$:  
    3.建模任务：入射光场 (ai-n,y  
    vk+%#w  
    t}+c/ C%b=  
    高斯准直激光光束的光束参数 PH%gX`N  
    ]%8;c  
    • 波长：632.8nm "57G@NC{n  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm n]c,0N  
    %vYlu%c<  
    7.rZ%1N  
     HFWm}vA:  
    4.建模任务：期望输出光场 KBHKcFk  
    f_2^PF>?  
    /_\W*@ E  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: uOqDJM'RM  
    pcTXTy 28  
    • FWHM-直径：0.5mm 7t Kft  
    • 边缘宽度：50um <G?85*Nv_  
    • 效率：>95% )^#Zg8L  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 6Q.whV%y  
    • 杂散光：<5% ?o5#Ve$-X  
    O|zmDp8a+  
     ^l9 *h  
    TFNU+  
    5.设计方案 i1@gHk  
    ']e4 !  
    Nh/ArugP5P  
    • 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）。 R*eM 1  
    • 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）。 > BCX%<&  
    NfN6KDd]2L  
    1Klu]J%  
     >M85xjXP  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 S%#Mu|  
     Eakjsk  
    "dOY_@kg  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 zb,`K*Z{  
    • 用户必须输入所需的信息 !O_^Rn+<2  
    - 入射场 ~M1%,]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Yx c >+mx  
    - 系统参数 y+R$pzX  
    - 制造条件 #|E. y^IC  
    \ jdO,-(  
     W?Abx  
    &Sp:?I-  
    7.设计过程 4<Y[L'UaA@  
    |noTIAI  
    4>`w9   
    *X5LyO3-gP  
    3PeJPw  
    4zbV' ]  
    uW_ /7ex  
    设计和优化过程由两步完成： S^=/}PT'  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 k rjd:*E  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 v A~hkkj{  
     G=Bj1ss.  
    8.系统模拟 o|E(_ Y4d  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~3]8f0^%m  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )d Dmq  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 IWnW(>V  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  :Xr3 3  
    -bQvJ`iF  
     rVmO/Y#Hx$  
    (I g *iJ%2  
    9. 初始几何光学设计的结果 CMUphS-KE  
    7@]hu^)rry  
    -8e tH&  
    t2<(by!  
    zxHfQ(  
    感兴趣的优化函数 &_gmQ;%t:  
    • 效率满足（>95%） 1h{_v!X  
    • 信噪比不满足（<30db） FQ^uX]<3j  
    • 杂散光不满足（>5% ,aL"Wy(  
     w=2 X[V}  
    r${a S@F  
    |REU7?B  
    k Er7,c  
    10. 后续IFTA优化后的结果 m!if_Iq  
           vUA`V\  
    N`fY%"5U>  
    :g_ +{4  
     -7Wmq[L /  
    cH ?]uu(  
    感兴趣的优化函数 <{j9|mt  
    • 效率满足（>95%） e@Y R/I8my  
    • 信噪比满足（<30db） =z.AQe+   
    • 杂散光满足（<5%） /2I("x]  
    e&nw&9vo  
    11.总结 G9Ezm*I;:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 % VZ\4+8S  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 L.[2l Q  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ' 'N@ <|  
    • 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。 vkLG<Y  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 bN)?szh&Y  
     
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