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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。 qg|ark*1u  
    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。 wy{ sS}  
    ZS=;)  
    2．模拟任务 f`_{SU"3  
    "] Uj _d  
    />pAZa  
    DOE： <:T/hm$  
    相位型衍射 IXlk1tHN4I  
    光束整形器 Bj9FSKiH  
    直径：2mmx2mm [2>zaag  
    形状：圆形 9a_UxF+6/  
    相位级次：16     uXvE>VpJG  
    -#R`n'/  
    ;' |CSjco  
    3.建模任务：入射光场 MgN;[4|[h  
    @F*z/E}e  
    V~Z)^.6  
    高斯准直激光光束的光束参数 'o*\ N%  
    Cbl>eKw  
    • 波长：632.8nm bv7xh*/  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 'tcve2Tt  
    m-+>h:1b|9  
    1 3)6p|6x  
     6@3v+Vf'  
    4.建模任务：期望输出光场 b$_qG6)IJO  
    "gzn%k[D9m  
    !0UfX{.  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: b'` XFB#V  
    y4aT-^C'  
    • FWHM-直径：0.5mm (l9jczi  
    • 边缘宽度：50um Pn4jI(  
    • 效率：>95% JUXBMYFus  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Evqy e;  
    • 杂散光：<5% 2"j&_$#l5X  
    r'_#rl  
     Io>U-Zd\>  
    l0qHoM,1Y[  
    5.设计方案 +lZ-xU1  
    ,,6lQ]wG  
    VS>hi~j  
    • 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）。 {f*{dSm9b  
    • 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）。 2']0c  z  
    H 8 6 6,]  
    3RxR'M1  
     [u J<]  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 yB=R7E7  
     zf5%|7o  
    rg#/kd<?[V  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ;~WoJlEK3  
    • 用户必须输入所需的信息 /L2n ~/  
    - 入射场 1=E}X5  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） DYC2bs>  
    - 系统参数 X7:Dw]t  
    - 制造条件 ,zH\P+*  
    3[l\l5'm8  
     D&@ js!|5  
    gvo5^O+)HH  
    7.设计过程 1DL+=-  
     2t  
    W~i0.rg|>  
    K@!hrye  
    glKPjL*  
    N[O_}_  
    <S;YNHLC  
    设计和优化过程由两步完成： 9)j"|5H  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }v?l0Gk(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Z3ODZfu>  
     3O2vY1Y2  
    8.系统模拟 IBNb!mPu%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 NcX-* o  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 e(`r"RrQ  
    • 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。 v]KPA.W  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -(}N-yu  
    YhAO  
     r8FAV9A  
    4K4u]"1  
    9. 初始几何光学设计的结果 akHQ&+[j  
    FgPmQ  
    (>P z3 7  
    a<+Rw{  
    5`K'2  
    感兴趣的优化函数 ,c;#~y  
    • 效率满足（>95%） 6G-XZko~a  
    • 信噪比不满足（<30db） U^-J_ yq  
    • 杂散光不满足（>5% *S4&V<W>  
     T).}~i;!  
    `<Hc,D; p  
    }:0HM8B7!  
    wc~9zh  
    10. 后续IFTA优化后的结果 TFhYu  
           )_kEy>YscZ  
    (KfdN'vW  
    Xa&:Hg<  
     +ZBj_Vw*|  
    '64/2x  
    感兴趣的优化函数 /T 6Te<68^  
    • 效率满足（>95%） 5pRVA  
    • 信噪比满足（<30db） *\Hut'7 d  
    • 杂散光满足（<5%） U2JxzHXZ  
    pcm1IwR`  
    11.总结 icK U)  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 SC2g5i`  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ;:Kc{B.s  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |:SXN4';?  
    • 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。 ,l\D@<F  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 .3 ^*_  
     
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