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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。 rhwjsC6  
    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。 Uj)`(}r  
    -=4:qQEw  
    2．模拟任务 yRldPk_  
    3ZL<6`YF  
    *)qxrBc0  
    DOE： k4~2hD<|  
    相位型衍射 89%#;C  
    光束整形器 /,^AG2]( f  
    直径：2mmx2mm ~d=Y98'xS  
    形状：圆形 FWQNO(  
    相位级次：16     /G!M\teeF  
    "l-R|>6~  
    p']oy;t  
    3.建模任务：入射光场 0-I L@Di`F  
    I73=PfS:m  
    t|}}#Z!I[f  
    高斯准直激光光束的光束参数 6fw2 ;$x"  
    @`:z$52  
    • 波长：632.8nm JR4fJG  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm o#=O5@>ai  
    6{?B`gm7g  
    mW 'sdb  
     LZ1)zoJ  
    4.建模任务：期望输出光场 e#|YROHf  
    eIt<da<G?  
    Amj'$G|+hj  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: c#`&uLp  
    R2f^dt^  
    • FWHM-直径：0.5mm \~I>@SG2W+  
    • 边缘宽度：50um [ih^VlZ  
    • 效率：>95% lWk/vj<5  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Fz@9 @  
    • 杂散光：<5% e4Q2$ Q@b  
    <4%vl+qW  
     CjUYwAy$k  
    em?Q4t  
    5.设计方案 u\o~'Jz  
    2 UPG8]  
    d2X?^  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 wYN/ }>M  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 t`E e/L%  
    ^.@F1k  
    U'0e<IcY  
     6=g! Hs{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 sc$I,|d2  
     ?CE&F<?#@  
    Z90]I<a~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 WXe]Q bg  
    • 用户必须输入所需的信息 P$*9Z@  
    - 入射场 ]Yk)A.y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |?4NlB6  
    - 系统参数 L4or*C^3  
    - 制造条件 *b\&R%6dR  
    o8u;2gZx  
     CX#d9 8\b  
     a S ,  
    7.设计过程 }mOo=)C!  
    my%MXTm2  
    >IJX=24Rc  
    #;/ob-  
    C!W0L`r  
     N}KL'  
    U}DLzn|w  
    设计和优化过程由两步完成： Y |9  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (ty&$  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `j!XWh*$  
     LyRW\\z2  
    8.系统模拟 9E}JtLgT  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #O^%u,mJj  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 x%T.0@!8  
    • 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。 *1,4#8tB  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 . :~E.b  
    2BV]@]qB  
     %F13*hOu  
    kbZpi`w  
    9. 初始几何光学设计的结果 T}59m;I  
    ) (0=w4  
    ^o4](l  
    iAZbh"I  
    r*9*xZ>8u  
    感兴趣的优化函数 NiD_v  
    • 效率满足（>95%） c/E'GG%Q%  
    • 信噪比不满足（<30db） P=R-1V  
    • 杂散光不满足（>5% G%viWWTY  
     m}6Jdt'|  
    2@Oz_?O=  
    *auT_*  
    jcHyRR1R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &cwN&XBY  
           KkCsQ~po  
    7M Qh,J!"  
    {@hJPK8  
     Uo;a$sR  
    +QP(ATdM  
    感兴趣的优化函数 d .%2QkL  
    • 效率满足（>95%） p}8?#5`/w  
    • 信噪比满足（<30db） ik1asj1  
    • 杂散光满足（<5%） X0]{8v%  
    v[V7$.%5Q  
    11.总结 TG% w  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "RgP!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 S_?sJwM  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 AG><5 }  
    • 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。 oX7_v_:J\R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (__$YQ-  
     
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