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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。 6t;;Fz  
    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。 KU$,{Sn6@  
    QoxYzln  
    2．模拟任务 SV t~pE+Y  
    N:U}b1$L6  
    (k!7`<k!Y  
    DOE： 72~L  ?  
    相位型衍射 Ne<S_u2nT  
    光束整形器 Fj<*!J$,  
    直径：2mmx2mm >|%3j,<U  
    形状：圆形 0a:oC(Ak  
    相位级次：16     -hnNa A  
    ldTXW(^j  
    Rf4K Rhi  
    3.建模任务：入射光场 |Yw k  
    ddN(L`nd  
    )=GPhC/sw  
    高斯准直激光光束的光束参数 b(N\R_IQ~  
    iqB5h| `  
    • 波长：632.8nm i=<;$+tW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm _(J#RH  
    MUl7o@{'  
    >U* p[FGW  
     :u9'ZHkZ  
    4.建模任务：期望输出光场 #:BkDidt2v  
    $>#0RzU  
    k^ZP~.G  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +:^l|6%}  
    tm5{h{AM  
    • FWHM-直径：0.5mm )lLeL#]FLO  
    • 边缘宽度：50um fmK~?  
    • 效率：>95% ~-vCY  
    • 信噪比（SNR）：>30dB >Du=(pB  
    • 杂散光：<5% ]CLM'$  
    -B-G$ii  
     8?LT*>!  
    Z#@  
    5.设计方案 U:8] G  
    G8vDy1`q6  
    sDNWB_~  
    • 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）。 $i+@vbU6  
    • 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）。 M *w{PjU  
    g(i6Uj~)  
    ~.3v\Q  
     j=T8 b  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 >z%YKdq  
     9NwUX h(:(  
    C[%Qg=<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 d@ 8M_ O |  
    • 用户必须输入所需的信息 QB X EM=  
    - 入射场 D*2*FDGI  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） + Fo^NT  
    - 系统参数 V/H+9+B7Im  
    - 制造条件 (<>??(VM  
    z4_B/Q  
     v|~=rvXFC  
    @.E9 ml  
    7.设计过程 '6vo#D9M  
    `w#VYs|k  
    KwHN c\\  
    hNh!H<}|m8  
    PP$2s]{  
    )B $Q  
    qvu1u GCc  
    设计和优化过程由两步完成： ?&9=f\/P  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 G7Ck P  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 tf7HhOCYX  
     OWrQKd  
    8.系统模拟 -V;Y4,:c  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !HU$V9C  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Htr]_<@  
    • 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。 RuYIG?J=/  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 [err$  
    gmH`XKi\  
     :(ql=+vDb4  
    9d|8c > I  
    9. 初始几何光学设计的结果 -4+'(3qr  
    L&s~j/ pR  
    hd'fWFW N  
    @k;65'"Q  
    7"2BZ  
    感兴趣的优化函数 2?%4|@*H?  
    • 效率满足（>95%） %T>@Ldt  
    • 信噪比不满足（<30db） Uf+y$n-  
    • 杂散光不满足（>5% ,w6?Ap  
     `AE6s.p?  
    E8Kk )7  
    |MKR&%Na  
    #2i$:c~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %[KnpJ{\  
           d+)LK~  
    Y>aVnixx<  
    1 Q FsT  
     (*r2bm2FPO  
    2~/`L=L  
    感兴趣的优化函数 SujEF` "  
    • 效率满足（>95%） l=9D!6 4  
    • 信噪比满足（<30db） =7TWzUCO#  
    • 杂散光满足（<5%） |-vyhr 0  
    l-W)? d  
    11.总结 Eh;Ia6}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 A4(L47^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ht+roY  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :_i1gY)  
    • 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。 }2S!;swg+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 -"ZNkC =  
     
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