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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。 [\ M=w7  
    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。 `>1"v9eF  
    2 o`a^'Iw  
    2．模拟任务 \;?=h  
    CWVCYm@!kz  
    ]y'/7U+  
    DOE： ?/_8zpW  
    相位型衍射 )U`"3R  
    光束整形器 yn0OPjH  
    直径：2mmx2mm *nB fF{y  
    形状：圆形 U8Pnt|0M  
    相位级次：16     VOYuog 5o  
    AQ!FJ(X(  
    %"Y7 b2pPa  
    3.建模任务：入射光场 %`%xD>![  
    rx*1S/\PPc  
    ) 0x* >;"o  
    高斯准直激光光束的光束参数 fb5]eec  
    yJaQcGxE"  
    • 波长：632.8nm OXC7 m  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm p%A(5DE  
    !@ml^&hP  
    o0~+%&  
     sW~Z?PFP  
    4.建模任务：期望输出光场 Ge+&C RhyX  
     8@)/a  
    w#Y<~W&  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }2.^n{Y  
    ZhKYoPIq  
    • FWHM-直径：0.5mm 1NO<K`  
    • 边缘宽度：50um ny5 = =C{9  
    • 效率：>95% }b+tD3+  
    • 信噪比（SNR）：>30dB K?_4|  
    • 杂散光：<5% M%wj6!5  
    "h/{YjUS  
     -{>Nrx|  
    =nEl m*E  
    5.设计方案 WV5gH*uUa  
    =:U63  
    ;T}#-`O_Im  
    • 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）。 VT1W#@`e-  
    • 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）。 B.&ly/d  
    eR(PY{  
    Q)}sX6TB  
     rN)T xH&*p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 "Hmo`EB0  
     t;9f7~  
    S]Gw}d]4  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 /vFw5KUu  
    • 用户必须输入所需的信息 tvptaw A.  
    - 入射场 o<e AZ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） vN%zk(?T  
    - 系统参数 \xk`o5/{  
    - 制造条件 CTt3W>'=+  
    aWVJx@f  
     " *xQN "F  
    `LL#Aia  
    7.设计过程 6Flc4L8JU  
    v709#/ cR  
    >R/^|hnJ  
    |b'fp1</  
    *k'oP~:fT  
    4YkH;!M>ji  
    !3K6ew>Sf  
    设计和优化过程由两步完成： jRK<FK  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $=n|MbFl  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 w,]cFT  
     yqqP7  
    8.系统模拟 ]%(hZZ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /reSU 2  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :{C#<g`  
    • 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。 in-/  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 DY?`Y%"  
    w-[WJ:2.  
     .l5y !?  
    8QDRlF:;<  
    9. 初始几何光学设计的结果 2EsKC)  
    5<Cu-X  
    "8VCXD  
    7ZS 5u+o  
    ["GC   
    感兴趣的优化函数 fR!'i):u  
    • 效率满足（>95%） wFpt#_fS  
    • 信噪比不满足（<30db） |UM':Ec  
    • 杂散光不满足（>5% !l@IG C  
     DqrS5!C  
    NFPW#-TF  
    lRnst-inlI  
    q~.\NKc  
    10. 后续IFTA优化后的结果 A\lnH5A  
           +Tde#T&[  
    L.lmbxn  
    ; P I=jp  
     |h(!CFR  
    }S3m wp<Y  
    感兴趣的优化函数 I-4csw<Qy  
    • 效率满足（>95%） vn~DtTp/  
    • 信噪比满足（<30db） O9oVx4=  
    • 杂散光满足（<5%） J@(=#z8xS  
    Lp20{R  
    11.总结 ow]S 3[07  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 p0? X R  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 25*/]i u  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 EUmQn8  
    • 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。 3zY"9KUN  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 :51Q~5k4  
     
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