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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。 7 ^7Rk  
    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。 u; \:#721  
    <7N8L  
    2．模拟任务 ,S 5tkTa  
    H=Rqr  
    GxE"q-G  
    DOE： VU3xP2c:  
    相位型衍射 @ c,KK~{  
    光束整形器 NSH20$A<  
    直径：2mmx2mm >=Hm2daN  
    形状：圆形 0`.3`Mk   
    相位级次：16     y`O !,kW  
    p?(w !O  
    UmYReF<<_  
    3.建模任务：入射光场 [ lZo'o  
     SbQ Ri  
     $0>>Z  
    高斯准直激光光束的光束参数 #U45;idp  
    os6p1"_\f  
    • 波长：632.8nm R|aA6} /I  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :U)>um34e  
    vFz%#zk>  
    '{=dEEi  
     Gh}k9-L  
    4.建模任务：期望输出光场 0!X;C!v;  
    w@RVg*`%7D  
    !R*%F  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &Fo)ea  
    )D\cm7WX^[  
    • FWHM-直径：0.5mm ^2Sa_.  
    • 边缘宽度：50um ;AyE(|U+  
    • 效率：>95% .2?tx OKh  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4/YEkD  
    • 杂散光：<5% \`?#V xz  
    @V{s'V   
     @8WG  
    _/;k ;$gDp  
    5.设计方案 n5CjwLgu\b  
    ~Wy&xs ZH  
    E^uau=F  
    • 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）。 rmpx8C Y"  
    • 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）。 3GVE/GtU  
    BG:l Zj'I  
    '@enl]J  
     cx%[hM09  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器  .b] 32Ww  
     AQkH3p/W  
    0tbximmDb  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 me]O  
    • 用户必须输入所需的信息 iC-WQkQY  
    - 入射场 K..L8#SC  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） = 7U^pT  
    - 系统参数 5Pmmt&#/Z  
    - 制造条件 ?DPN a  
    9>~UqP9  
     vqh@)B+)  
    Ju5<wjQR\  
    7.设计过程 *o]Q<S>lH  
    9L3#aE]C  
    gQy {OU  
    mq~rD)T  
    ;)Rvk&J5  
    =Ny&`X#F  
    zrfE'C8O  
    设计和优化过程由两步完成： v4]7"7GuW  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Ao%E]M  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :x e/7-  
     pT Yq#9  
    8.系统模拟 #6g-{OBv  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #PYTFB%  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =XWew*  
    • 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。 &.k'Dj2hf  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 MGn:Gj"d  
    KQsS)ju  
     bni :B?#  
    Id8^6FLw  
    9. 初始几何光学设计的结果 C~o6]'+F_  
    g Z3VT{  
    ;u;YfOr  
    |a@$KF$  
    s=`1wkh0  
    感兴趣的优化函数 gE8=#%1<  
    • 效率满足（>95%） nA8]/r1k  
    • 信噪比不满足（<30db） ju8mO&  
    • 杂散光不满足（>5% zo66=vE!  
     +gb2>fei&  
    #BK\cIr  
    3\eb:-B:@  
    @+A`n21,O  
    10. 后续IFTA优化后的结果 (:3rANY|  
           S9X~<!]  
    %XGwQB$zk8  
    =L~,HS(l,  
     *au&ODa  
    }vBk ,ED  
    感兴趣的优化函数 Zab5"JR  
    • 效率满足（>95%） \~ O6S`,  
    • 信噪比满足（<30db） (mXV5IM  
    • 杂散光满足（<5%） kJIKULf  
    ;zI;oY#.y  
    11.总结 |YjuaXd7N  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 pKO\tkMJ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 HKO00p7  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 8EZ"z d`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。 NC::;e  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Tysh~C|1  
     
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