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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。 ^<X@s1^#  
    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。 rpw.]vnn  
    Py`N4y ~  
    2．模拟任务 "TH6o: x  
    ~q&pF"va8  
    XT;u<aJs  
    DOE：  r[?1  
    相位型衍射 b=3H  
    光束整形器 Ew3ibXD  
    直径：2mmx2mm <, 3ROo76  
    形状：圆形 e L.(p k^<  
    相位级次：16     A{B/lX)  
    Py{ <bd  
    7mm1P9Z  
    3.建模任务：入射光场 #lU9yv  
    GUQ{r!S  
    )*c> |7G  
    高斯准直激光光束的光束参数 R-^96fFBy  
    1He{v#  
    • 波长：632.8nm S.!UPkWH  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm j5I`a 1j`  
    Hi]cxD*`  
    :6q]F<oK  
     $H$j-)\D  
    4.建模任务：期望输出光场 /pp1~r.s?>  
    Xv@SxS-5l  
    !z{-?o/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: gl&5l1&  
    Ma| qHg  
    • FWHM-直径：0.5mm >hH0Q5aL  
    • 边缘宽度：50um X>?b#Eva  
    • 效率：>95% F]O$(7*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $4MrP$4TI  
    • 杂散光：<5% FYS/##r  
    /k"`7`!  
     l1]p'Liuu  
    Dz./w  
    5.设计方案 5Zw1y@k(  
    /.M+fr S  
    _bD/D!|  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 [yj).*0  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 :iR \%  
    7RDDdF E!  
    Blq8H"3!:  
     Zf7&._y.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /*Qq[C  
     'Peni1_  
    5'a3huRtV  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #P#-xz  
    • 用户必须输入所需的信息 &Z?ut *%S  
    - 入射场 a?YCn!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） m?HZ;  
    - 系统参数 wv^rS^~  
    - 制造条件 2 &Nb  
    bxK(9.  
     PA w-6;  
    c#N<"cy>  
    7.设计过程 U}SXJH&&E  
    ;6 +}z~  
    5X.e*;  
    ob_I]~^I?|  
    ceGa([#!\_  
    e"r)R8  
    B^D(5  
    设计和优化过程由两步完成： ;IK[Y{W/  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;V<iL?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 HyiF y7j  
     !6&W,0<  
    8.系统模拟 /MQU >&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 kX:tc   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 v}^5Rp&m  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 aAu>Tn86D.  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 .k4W_9  
    |+ge8uu?C  
     97!>%d[0  
    v6\F Q9|t  
    9. 初始几何光学设计的结果 (J"T]-[  
    fQ+VT|jzx  
    ^7]"kg DA  
    UueD(T;p  
    l!E7A Kk8  
    感兴趣的优化函数 AGA`fRVx  
    • 效率满足（>95%） <ktzT&A  
    • 信噪比不满足（<30db） (eCFWmO  
    • 杂散光不满足（>5% SvvUkQ#1w  
     a'\By?V]  
    n3MWs);5  
    ;jK#[*y  
    U-wLt(Y<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 H(0q6~|  
           4\.V   
    h?\2 _s  
    `nR%Cav,U  
     g=}v>[k E  
    0%s|Zbo!>  
    感兴趣的优化函数 RnfXN)+P  
    • 效率满足（>95%） y'ja< 1I>  
    • 信噪比满足（<30db） 2Ha5yaTL  
    • 杂散光满足（<5%） !~<siy  
    a=GM[{og  
    11.总结 *0Gz)'  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 i54md$Q^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  &K^MN d  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 l^NC]t  
    • 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。 =j0x.f Se  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 z1 i &Ge  
     
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