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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。 x6F\|nb  
    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。 > %d]"]  
    i?|K+"=D  
    2．模拟任务 mflI>J=g  
    o@ ;w!'  
    Zwq uS9  
    DOE： G#l zB`i  
    相位型衍射 d8Upr1_  
    光束整形器 1eT|  
    直径：2mmx2mm d(fgv  
    形状：圆形 t,MK#Ko  
    相位级次：16     a>s v  
    A7: oq7b  
    TTqOAo[-Z  
    3.建模任务：入射光场 b6Ntt Y!3  
    f+/^1~^  
    /:%^Vh3XF  
    高斯准直激光光束的光束参数 Jr1^qY`0+  
    ,PIdPaV--  
    • 波长：632.8nm 9Z#37)  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm L.|GC7$0  
    2%WZ-l!i  
    P.[>x  
     #0^Q UOp  
    4.建模任务：期望输出光场 hefV0)4K  
    TF3Tha]  
    5^%^8o  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: -"a])- j  
    pX*mX]  
    • FWHM-直径：0.5mm \HH|{   
    • 边缘宽度：50um {CGk5`g~  
    • 效率：>95% 4.VEE~sH$  
    • 信噪比（SNR）：>30dB blp)a  
    • 杂散光：<5% 6+LX oR'  
    kfmIhHlYQ  
     ,lN!XP{M6w  
    mexI }  
    5.设计方案 V-X n&s  
    Pu*st=KGB  
    T!;<Fy"p  
    • 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）。 ~I'Z=Wo  
    • 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）。 {0QA+[Yd&!  
    ,e>ugI_;*  
    $G=\i>R.  
     s:fnOMv "  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 FyY;F;4P  
     $9b||L  
    _Juhl^LM;  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ? th+~dE  
    • 用户必须输入所需的信息 |\}f)Xp-  
    - 入射场 }D=h"\_=  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） t zV"|s=o  
    - 系统参数 ,fYO>l';`f  
    - 制造条件 &0ULj6jj  
    }  g  
     pXQ&2s$  
    9xu&n%L=  
    7.设计过程 Pb~S{):  
    TZHqn6  
    {'X"9@  
    7,O^c +  
    !BQ!] u  
    T]i~GkD\  
    ivGxtx  
    设计和优化过程由两步完成： bqLv81V  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >|rL0  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 2C-RoZ~  
     vJcvyz#%1  
    8.系统模拟 9r)5d&,6  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &GbCJ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |%M%j'9  
    • 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。 oYqC"g&4Z  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 'dht5iI;Yw  
    o<!#1#n+:  
     KztF#[64W^  
    (8>k_  
    9. 初始几何光学设计的结果 V5A7w V3~  
    9GQTe1[t4  
    ^^?ECnpcU  
    h2tzv~  
    mV'd9(s?  
    感兴趣的优化函数 E]7G4  
    • 效率满足（>95%）  $hN!DHz  
    • 信噪比不满足（<30db） ;j52a8uE'}  
    • 杂散光不满足（>5% W>, b1_k c  
     @lBH@HR=C  
    0umfC  
    +)F8YMg e  
    1`)R#$h  
    10. 后续IFTA优化后的结果  T  
           kPxrI=  
    4frZ .r;V  
    ?c43cYb  
     p~e6ah?1  
    _R8-Hj E  
    感兴趣的优化函数 55[K[K  
    • 效率满足（>95%） v/m6(z  
    • 信噪比满足（<30db） QR,i b  
    • 杂散光满足（<5%） }wUF#  
    gReaFnm  
    11.总结 iE&`F hf?  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 BzgDhDj  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8p!PR^OM@  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 8m6L\Z&  
    • 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。 #6YNgJNk  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 BE m%x 0y  
     
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