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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。 c -+NWC  
    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。 6v)TCj/  
    :j&enP5R(q  
    2．模拟任务 t13V>9to  
    1:-'euA"  
    \=%lH= yS  
    DOE： (y9KO56.V&  
    相位型衍射 bmG`:_  
    光束整形器 (:l6R9'=  
    直径：2mmx2mm FV^jCseZ  
    形状：圆形 }* :3]  
    相位级次：16     EX]+e  
    uxfh?gsL  
    o~LJ+m6-)  
    3.建模任务：入射光场 -xtT,^<B  
    >=@-]X2%j  
    2-4N)q  
    高斯准直激光光束的光束参数  Vl_6nY;  
    :>&q?xvA  
    • 波长：632.8nm tq L(H25z  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm GHv6UIe&  
    *6}M.`.-  
    t'44X  
     63fYX"  
    4.建模任务：期望输出光场 gVG^R02#<k  
    U^PXpNQ'  
     ~~>m  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "| '~y}v_  
    ? }HK!feU  
    • FWHM-直径：0.5mm 'va[)~!  
    • 边缘宽度：50um 3&-rOc  
    • 效率：>95% $f:uBhM  
    • 信噪比（SNR）：>30dB {hS!IOM  
    • 杂散光：<5% !f~a3 {;j  
    k~[jk5te  
     ^+(5[z  
    '?rR>$s  
    5.设计方案  Zmu  
    p $Tk;;wm  
    =R5W KX  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 tD8fSV  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ifn=De3+  
    Cv#aBH'N  
    !u7KgB<=/F  
     )LP'4*  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 NpVL;6?7T  
     S`-I-VS=L  
    O,%UNjx9K  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1< !P:@(  
    • 用户必须输入所需的信息 i c{I  
    - 入射场 5_9`v@-4_  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） >iT mILA  
    - 系统参数 \,;glY=M!  
    - 制造条件 *BKD5EwS  
    %H\b5& _y  
     ,M.C]6YMr  
    eT%x(P  
    7.设计过程 {6u)EJ  
    {a[BhK'g  
    ILuQ.VhBVN  
    0AM_D >fH  
    hb3n- rO  
    YnpN -Y%g  
    S}C[  
    设计和优化过程由两步完成： 1Ek3^TOv7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ed'[_T}T3t  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 czRBuo+k+  
     p[4 +`8  
    8.系统模拟 ~(GvjB/C8  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 :hICe+2ca  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )"TVR{I%B  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 =z}PR1X!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 H&s`Xr  
    YKe&Ph.  
     a 4?A 5  
    )WvKRp r  
    9. 初始几何光学设计的结果 6 lzjaW5h  
    @!iS`u  
    JpXv+V  
    M~zI;:0O  
    xh;gAh5n  
    感兴趣的优化函数 CVO_F=;  
    • 效率满足（>95%） 8L[+$g`  
    • 信噪比不满足（<30db） -'c qepC{T  
    • 杂散光不满足（>5% Zv yZ5UA  
     vU%o5y:  
    Dbn ~~P  
    sm18u-  
    2*snMA  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Q7x[08TI  
           F w{:shC  
    |k~AGc  
    #JYl%=#,  
     :}_hz )  
    |6So$;`  
    感兴趣的优化函数 w,P@@Q E  
    • 效率满足（>95%） 8YZ9  
    • 信噪比满足（<30db） )Q1aAS3  
    • 杂散光满足（<5%） M2%@bETJ  
    L\mF[Kd#+T  
    11.总结 4$^mLD$>  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 kO)Y|zQ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 O n0!>-b,  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 QYH#WrIVx  
    • 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。 ">T\]V$R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 '$,yV f  
     
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