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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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    光券
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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。 ! e6;@*  
    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。 W ]5kM~Q@  
    nS[0g^}  
    2．模拟任务 =]oBBokV  
    vIG8m@-!&;  
    wE3^6  
    DOE： vq_W zxaG  
    相位型衍射 N%6jZmKip  
    光束整形器 !Jb?r SJ.h  
    直径：2mmx2mm ? Ldw\  
    形状：圆形 6}R^L(^M  
    相位级次：16     >4GhI65  
    3?Y%|ZVM  
    kM]:~b2  
    3.建模任务：入射光场 |tz1'YOB  
    ',8]vWsl  
     1JgnuBX"  
    高斯准直激光光束的光束参数 UV)[a%/SB&  
    W5}.WFu  
    • 波长：632.8nm m}6GVQ'Q  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Nt67Ye3;  
    NFY,$  
    MUz.-YRt  
     D9e"E1f+"  
    4.建模任务：期望输出光场 gqNd@tYI  
    hF+YZU]rT  
    ih2H~c>O  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: U/,`xA;v>  
    al=Dy60|z  
    • FWHM-直径：0.5mm k]Y+C@g  
    • 边缘宽度：50um JXBW0|8b  
    • 效率：>95% 9?gLi!rd  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &PD4+%!  
    • 杂散光：<5% IkH]W!_+  
    jnt0,y A  
     *La*j3|:  
    Wf 13Ab  
    5.设计方案 - ,q&Zm  
    hnL"f[p@gC  
    xZtA) Bp  
    • 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）。 -`]B4Nt6  
    • 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）。 j9%u&  
    .qy._C2(  
    ?A(=%c|,g  
     Mp?Ev.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /-E>5wU  
     RoM'+1nP:#  
    5'\/gvxIC  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Gw!jYnU  
    • 用户必须输入所需的信息 k<"ZNQm$.  
    - 入射场 ~t<BZu  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Ee9u7TFT  
    - 系统参数 "My \&0-  
    - 制造条件 L GK0V!W  
    nfy"M),et  
     $k@reN9  
    U?>P6p  
    7.设计过程 ZNFn^iuQ  
    l+kI4B7--  
    qOZe\<.V<  
    ]. 1[H~5N  
    KmEm  
    hc>hNC:a  
    p(Y'fd}  
    设计和优化过程由两步完成： ?.|qRzWL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 p4<&NMG  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 g[-'0d\1  
     M=26@ n  
    8.系统模拟 M^mS#<!y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Cf<i"   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S`K8e^]  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ~8`r.1aUO  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 RNcHU  
    >8t3a-/  
     hX$k8 o0  
    Sq-mH=rs]  
    9. 初始几何光学设计的结果 "J, ErnM  
    wjo xfPnf  
    VZb0x)w  
    xlqRW"  
    d '4c?vC  
    感兴趣的优化函数 *<x EM-  
    • 效率满足（>95%） U|u v SJ)X  
    • 信噪比不满足（<30db） h?bm1e5kE  
    • 杂散光不满足（>5% Jmf&&)p  
     Pf]6'?kQ  
    V\PGk<VO  
    6 jRF[N8  
    MJ8z"SKnV  
    10. 后续IFTA优化后的结果 -HP [IJP  
           n_)d4d zl  
    4punJg~1  
    B:&/*HU  
     4ZQX YwfC|  
    d.% Vm&3  
    感兴趣的优化函数 \.9-:\'(  
    • 效率满足（>95%） <{3VK  
    • 信噪比满足（<30db） E{_p&FF  
    • 杂散光满足（<5%） (lwkg8WC  
    O>Xyl4U  
    11.总结 . ?[2,4F;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1 ;4TA}'H  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 oslrv7EK  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wP+wA}SN  
    • 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。 c+_F nA  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 n$ axqvG  
     
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