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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。 UVQa af  
    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。 DFZ:.6p  
    xs83S.fHg  
    2．模拟任务 3R$CxRc:  
    odn97,A  
    ~_^o?NE,  
    DOE：  h(N 9RJ}  
    相位型衍射 <^X'f  
    光束整形器 z)?#UdBQv  
    直径：2mmx2mm :6Pc m3  
    形状：圆形 =-s20mdj  
    相位级次：16     >stVsFdV)  
    6pdl,5[x-  
    I}]@e ^ ~  
    3.建模任务：入射光场 \i;~~;D  
    "3KSmb   
    "8iyMP%8  
    高斯准直激光光束的光束参数 G:6$P%.  
    r{N{! "G  
    • 波长：632.8nm N@du.d:  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm p9] 7g%  
    i4n%EDQ  
    '2q xcco  
     [E :`jY  
    4.建模任务：期望输出光场 K1wN9D{t'  
    +qW w-8  
    {ALBmSapK"  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: A>1p]#  
    Hk~ gcG  
    • FWHM-直径：0.5mm >7Sl( UY-  
    • 边缘宽度：50um BQJ`vIa  
    • 效率：>95% EwBN+v;)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB w)y9!li  
    • 杂散光：<5% #* /W!UOu  
    R_*D7|v  
     BnnUUaE  
    ~1]2A[`s!  
    5.设计方案 i7!mMO8]  
    o_KcnVQ\  
    g!) LhE  
    • 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）。 qLi1yH  
    • 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{VL8IA>  
    SUi1*S  
    !DUg"o3G>  
     Jc#)T;# 6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 FC- *?  
     $$;2jX"I  
    "M#`y!__  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 HF=C8ZtlL  
    • 用户必须输入所需的信息 a4qpnr]0  
    - 入射场 0N[DV]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） xS-nO_t 'E  
    - 系统参数 }br<2?y,  
    - 制造条件 ]\mb6Hc  
    8cPf0p:  
     LY cSMuJ  
    _M4v1Hr48  
    7.设计过程 DW%K'+@M  
    Cy> +j{%!  
    9n\#s~,  
    KA{DN!  
    .VEfd4+ni{  
    y^|3]G3  
    T(Gf~0HYF  
    设计和优化过程由两步完成： d*:qFq_  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 w,#W&>+&  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Ty|c@X  
     c&?H8G)x  
    8.系统模拟 .lj!~_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <WKz,jh  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `lh?Z3W  
    • 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。 >Pd23TsN  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 [)6E) E`_e  
    bme#G{[)Y  
     3rdxXmx  
    `ip69 IF2*  
    9. 初始几何光学设计的结果 M~Dc5\T  
    ? /X6x1PN  
    9 @*>$6  
    Wq&c,H  
    !4cdP2^P  
    感兴趣的优化函数 /2V',0  
    • 效率满足（>95%） 5)NfZN# &  
    • 信噪比不满足（<30db） 1% %Tm"  
    • 杂散光不满足（>5% R$m?&1K  
     a} 7KpKCD  
    >b](v)  
    yf^gU*  
    J` --O(8Ml  
    10. 后续IFTA优化后的结果 (lsod#wEMg  
           #l% \}OC  
    %9)J-B  
    $K6`Q4`  
     PH &ms  
    @<JQn^M  
    感兴趣的优化函数 J0bs$  
    • 效率满足（>95%） cU[pneY  
    • 信噪比满足（<30db） .u3W]5M|  
    • 杂散光满足（<5%） leJd) {  
    .JKaC>oX  
    11.总结 1/J*ki+?  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 /UyE- "S  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8gm[Q[  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 t ?'/KL  
    • 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。 T`[ZNq+${  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 cSDCNc*%  
     
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