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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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    离线infotek
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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。 1u)I}"{W>  
    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。 @i6D&e=  
    V..m2nQj  
    2．模拟任务 Kax85)9u  
    -L1{0{Z  
    !{r Gt`y  
    DOE： 4+ yd/^S  
    相位型衍射 cz&FOP+!  
    光束整形器 ~;Xdz/  
    直径：2mmx2mm w9i1ag  
    形状：圆形 ]>*Z 1g;  
    相位级次：16     :mY(d6#A>  
    \u",bMQF  
    +4B>gS[ F  
    3.建模任务：入射光场 83)2c a  
    jNrGsIY$  
    eX;"kO  
    高斯准直激光光束的光束参数 z`f1|Ok  
    m:X;dcq'3  
    • 波长：632.8nm 'OkF.bs  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 80axsU^H0  
    0u)]1  
    ?ry`+nx  
     {@B<$g   
    4.建模任务：期望输出光场 el-%#0  
    ;Fp"]z!Qh+  
    5I t+ S+a  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: (MwB% g  
    v=9:N/sW  
    • FWHM-直径：0.5mm b[$l{RQ[?  
    • 边缘宽度：50um q3 1swP  
    • 效率：>95% M2vYOg`t:c  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Z`q?pE>R  
    • 杂散光：<5% F4Z+)'oDr,  
    CbI[K|  
     dM#\h*:=  
    !XzRV?Ih;  
    5.设计方案 X;ijCZb3b  
    F7cv`i?2."  
    g2w0#-  
    • 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）。 AdR}{:ia  
    • 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）。 lN{-}f;TN  
    ]NG`MZ  
    ),dXaP[  
     J?u@' "u  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 *,@dt+H!y  
     iHWl%]7sN  
    D{ @x  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 k+&LOb7  
    • 用户必须输入所需的信息 tE=P9 \4  
    - 入射场 4CfPa6_  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?IGT!'  
    - 系统参数 !NjC+ps]  
    - 制造条件 Y2QlK1.8V  
    ^hRos  
     56d,Sk)  
    9m%[ y1v0  
    7.设计过程 7L? ~;;L$  
    "qR qEpD%  
    }_:^&cT  
    W@JmG`Sy  
    W32bBzhL  
    GC~Tfrf=r  
    f9X*bEl9;`  
    设计和优化过程由两步完成： :TX!lbCq  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 y]+i. 8[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 .E"hsGH9h  
     pDrM8)r  
    8.系统模拟 YeptYW@xfw  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Mw*R~OX  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 >z.o?F  
    • 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。 D CcM~  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )&;?|X+p  
    d^!)',`  
     <p-R{}8  
    =K- B I  
    9. 初始几何光学设计的结果  -*M/,O  
    ^CDQ75tR  
    |Q?IV5%$  
    yL7a*C&  
    CAX|[  
    感兴趣的优化函数 g3Xq@RAJc  
    • 效率满足（>95%） v<HhB.t.  
    • 信噪比不满足（<30db） Vf`1'GY  
    • 杂散光不满足（>5% `Q' 0l},  
     /{."*jK  
    Z)~.OqRw]  
    )apqL{u:=  
    ?m}vDd  
    10. 后续IFTA优化后的结果 *"d"  
           D[-V1K&g  
    &S>m +m'  
    `lRZQ:27X  
     ?MHVkGD  
    Ze~^+ EE  
    感兴趣的优化函数 ;*{y!pgb  
    • 效率满足（>95%） T&H[JQ/h  
    • 信噪比满足（<30db） qfd/t<?|D  
    • 杂散光满足（<5%） U^-:qT;CX  
    4@&8jZ)a  
    11.总结 E=_M=5]  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 }*4XwUM e  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 jSsbLa@  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 CE=&ZHt9  
    • 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。 }S\\"SBC  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 -R?~Yysd7K  
     
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