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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。 {LJwW*?  
    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。 I'BoP  
    (G} *ho  
    2．模拟任务 uwQ{y>SG  
    tHXt*tzq  
    H]"Z_n_  
    DOE： M\,0<{  
    相位型衍射 B c*Rn3i@  
    光束整形器 1]fqt[*)  
    直径：2mmx2mm x+nrdW+  
    形状：圆形 }{:H0)H*  
    相位级次：16     J^pL_  
    u q:>g  
    xx nW1`]  
    3.建模任务：入射光场 w@nN3U+  
    @8|-  C  
    9Q^>.^~^  
    高斯准直激光光束的光束参数 E92dSLhs5  
    g$?B!!qT  
    • 波长：632.8nm qUx!-DMY  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm R"!.|fH6  
    %D\TLY  
    wz9V)_V*  
     iF{eGi  
    4.建模任务：期望输出光场 _,NL;66=[  
    9,82Uta  
    g!V;*[  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ]Tf.KUm  
    MT$OjH'Q`  
    • FWHM-直径：0.5mm }a"T7y23  
    • 边缘宽度：50um (# eB %  
    • 效率：>95% . CLiv  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ,/m<=`*N|  
    • 杂散光：<5% +~  :1H.  
    *r?g&Vw$m  
     EfcoJgX  
    5(%+8<2  
    5.设计方案 +T [0r  
    IcoK22/  
    iwJBhu0@#  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 E[Tz%x=P  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 _w Cp.[3?t  
    gr4Hh/V  
    MH?|>6  
     rV"<1y:g  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 d&(GIH E&d  
     S$%T0~PR~  
    "T<Q#^m  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 nDkyo>t .  
    • 用户必须输入所需的信息 @mNf(&  
    - 入射场 8PDt 7 \  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <3LyNG.  
    - 系统参数 tcwE.>5O  
    - 制造条件 Ua,Lg.z  
    ]V<[W,*(5  
     ?<#6=  
    <o3e0JCq  
    7.设计过程 82YTd(yB  
    0 4x[@f`  
    *["9;_KD  
    .2C}8GGC'  
    u<]-%ha$  
    G>M# BuU  
    *,%H1)Tj}  
    设计和优化过程由两步完成： eq<xO28z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 PnFU{N  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 z/.x*A=  
     ;jfjRcU  
    8.系统模拟 6U @3 xU`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [j?n}D@L  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 mSY;hJi  
    • 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。 w_ kHy_)  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 UkG|5P`  
    @r%[e1.  
     GL cf'$l  
    #@;RJJZg  
    9. 初始几何光学设计的结果 {[jcT>.3j  
    !qV{OXdrB  
    Cj _Q9/  
    54JZEc  
    (Vf&,b@U_  
    感兴趣的优化函数 - A x$Y  
    • 效率满足（>95%） AZ(["kh[  
    • 信噪比不满足（<30db） z;zy k  
    • 杂散光不满足（>5% HN7(-ml=B  
     QjWv?tm  
    (8?t0}#t  
    8do]5FE  
    U-QK   
    10. 后续IFTA优化后的结果 6;dQ#wmg  
           "6[' !rq0  
    rqxoqcZ  
    V9`VF O  
     5,:>.LRA  
    KqP! ={>"  
    感兴趣的优化函数 I+kGEHO}  
    • 效率满足（>95%） 9.m_3"s  
    • 信噪比满足（<30db） TbXp%O:[W  
    • 杂散光满足（<5%） MBIt)d@Ix  
    >)R7*^m{'  
    11.总结 x>A(016:C  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .>zXz%p  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %C" wUAY  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7Y&W^]UZ0t  
    • 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。 @.yp IE\  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Pp7}|/  
     
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