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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。 Q7]VB p4  
    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。 T&2aNkuG  
    (]yOd/ru/C  
    2．模拟任务 '42P=vzo  
    Zh WtY  
    QcQ:hHF  
    DOE： %` c?cB  
    相位型衍射 Xj\SJ*  
    光束整形器 S:UtmS+K  
    直径：2mmx2mm xpf\S10e  
    形状：圆形 J!@$lyH  
    相位级次：16     nx(O]R,Sw  
    7]q$ sQ  
    HgwL~vG  
    3.建模任务：入射光场 ?^F#}>C  
    *n)3y.s  
    "/).:9],}  
    高斯准直激光光束的光束参数 "-N)TIzLX  
    -L/5Nbup  
    • 波长：632.8nm MR90}wXE  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 1u\fLAXn  
    1R/=as,R  
    :v k+[PzJ  
     \jdpL1  
    4.建模任务：期望输出光场 wR;_x x  
    -IR9^)  
    )>)_>[  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: edPnC {?s  
    3ySP*J5  
    • FWHM-直径：0.5mm rs@,<DV)u  
    • 边缘宽度：50um a4 g~'^uC  
    • 效率：>95% n8zh;vuJ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Kfc(GL?  
    • 杂散光：<5% BZqb o`9  
    3<x_[0v`K1  
     bID'r}55  
    <3;/,>^ Pm  
    5.设计方案 g]C+uj^  
    _Gy*";E  
    :~ 3/  
    • 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）。 35yhe:$nf  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ;o\0:fzr  
    uU`zbh}]L.  
    /^ v4[]  
     C ,Je>G  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]"^GRFK5  
     r]'AdJFt  
    J$PE7*NU  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 AKM\1H3U  
    • 用户必须输入所需的信息 K}O~tff  
    - 入射场 7/(C1II.Q  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） C+}uH:I'L  
    - 系统参数 K/Axojo  
    - 制造条件 +D1;_DU  
    MC3XGnT#5  
     !.iA^D//]  
    mxjY-Kq  
    7.设计过程 n$}c+1   
    9 4W9P't  
    2o/}GIKj  
    2P9hx5PiV  
    Zx5vIm  
    R\yw9!ESd  
    xYRL4  
    设计和优化过程由两步完成： G\TyXq_4  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }(J6zo9(x  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。  ~J"*ahl  
     CN: 36  
    8.系统模拟 Jx_ OT C  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 LP_ !g  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 t,R5FoV  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 vK#xA+W  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 P 2;j>=W  
    blaxUP:  
     RsVba!x@  
    ? {cF'RB.  
    9. 初始几何光学设计的结果  2c!?!:s  
    50rq} -  
    (q*T.   
    qVJV9n  
    mRfF)  
    感兴趣的优化函数 a+zE`uY  
    • 效率满足（>95%） suPQlU>2sj  
    • 信噪比不满足（<30db） "v jFL9  
    • 杂散光不满足（>5% H*yX Iq:  
     GC$Hp!H  
    9+=U&*  
    5`6@CRef  
    l[Ng8[R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 q(!191@C(  
           $CHr i|  
    t 7;V`[  
    ^7TM.lE  
     5x4JDaG2  
    b V;R}3)  
    感兴趣的优化函数 v2JC{XqrI  
    • 效率满足（>95%） 04:^<n+{  
    • 信噪比满足（<30db） -UPdgZ_Vxz  
    • 杂散光满足（<5%） J h M.P9  
    Gnj|y?'  
    11.总结 Sxjwqqv  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 98Pt&C?-B  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "-A@>*g  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 mWUQF"q8  
    • 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。 ph%/;?wY  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 5cgDHs  
     
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