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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。 ]WZ_~8  
    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。 0XwDk$l<  
    ^(,qkq'u D  
    2．模拟任务 )Rhy^<xH  
    l+# l\q%l  
    &+t! LM  
    DOE： m(Hb! RT  
    相位型衍射 ~`J/618  
    光束整形器 {O\>"2}m'f  
    直径：2mmx2mm "&jWC  
    形状：圆形 lgR;V]^YX  
    相位级次：16     ,P G d  
    pUs:r0B  
    G/Ll4 :  
    3.建模任务：入射光场 ;^QG>OP$  
     XL@Y!  
    |Ld/{&Qr  
    高斯准直激光光束的光束参数 [Yt!uhww  
    ["FC   
    • 波长：632.8nm &V. ps1  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm I'"b3]DXG  
    w h4WII  
    #ma#oWqF}  
     %onUCN<O`  
    4.建模任务：期望输出光场 k+*DPo@)  
    lZyxJDZ A  
    vN=bd7^?=  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 8<z]rLQw?%  
    "S$4pj`<  
    • FWHM-直径：0.5mm c;M7[y&  
    • 边缘宽度：50um dV{N,;z  
    • 效率：>95% b"`Vn,  
    • 信噪比（SNR）：>30dB O0`k6$=6r  
    • 杂散光：<5% "wk~[>  
    P38D-fLq  
     qEd!g,Sx  
    7|~j=,HU+Z  
    5.设计方案 l}|KkW\y  
    ~N</;{}fL4  
    KEfn$\  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 jI`1>>N&1  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 EH;w <LvT  
    E_VLI'Hn?  
    _J<^'w^;%  
     Vq)6+n8o  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 GWs[a$|  
     D@[Mk"f  
    n}8J-/(|+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 y1DP`Ro  
    • 用户必须输入所需的信息 7 S^iGe  
    - 入射场 n<C4-'^U[a  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9Q 4m9}  
    - 系统参数 b >R/=tx  
    - 制造条件 c*+yJNm3>  
    76i)m!  
     =ytB\e  
    .r~!d|  
    7.设计过程 I`%\ "bF@  
    !P*1^8b`f  
    mp2J|!Lx  
    vR m.# +Td  
    EC6&#)g;CO  
    >UTAk  
    h-rPLU;Bw  
    设计和优化过程由两步完成： x Bn+-V  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !2dA8b  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 L4th 7#  
     "*o54z5"  
    8.系统模拟 *Vk%"rwaG  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 k(n{$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~.4-\M6[  
    • 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。 % j],6wW5J  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 m2o*d$Ke  
    ?2ZggV  
     o XA3 i  
    =3rPE"@,[  
    9. 初始几何光学设计的结果 K\5'pp1  
    kz]vXJ  
    q'kZ3 G   
    _= RA-qZ"  
    x\qS|q\N  
    感兴趣的优化函数 nZ?BC O  
    • 效率满足（>95%） e|:#Y^  
    • 信噪比不满足（<30db） vywd&7gK  
    • 杂散光不满足（>5% # 4E@y<l$  
     Z5aU7  
    -uZ bVd  
    y74Ph:^ k  
    QG\lXY,  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "kC uCc  
           ZA@QP1  
    0T,Qn{  
    G_EU/p<Q  
     rM6^pzxe  
    /s.O3x._'  
    感兴趣的优化函数 ..yuEA  
    • 效率满足（>95%） JZ6{W  
    • 信噪比满足（<30db） XGE:ZVpW  
    • 杂散光满足（<5%） y(&JE^GfX  
    /60 `"xH  
    11.总结 d%l_:M3  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +W+O7SK\y  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~2xC.DF_N  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~@ZdO+n?  
    • 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。 X E]YKJ?|k  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 olPV"<;+pO  
     
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