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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。 4EqThvI{  
    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。 7_\sx7h{3  
    -%` ~3*L  
    2．模拟任务 A"JdG%t>.h  
    1b9S";ct0  
    Fv~lasW[  
    DOE： '3>;8(s l  
    相位型衍射 ;@ePu  
    光束整形器 [{7#IZL  
    直径：2mmx2mm y*iZ;Bv j  
    形状：圆形 nONuw;K  
    相位级次：16     arL>{mj  
    =?OU^ u`C  
    y74Q(  
    3.建模任务：入射光场 bB_LL  
    Z 8rD9 k$6  
    i6if\B  
    高斯准直激光光束的光束参数 oV%:XuywT  
    H~j@n!)  
    • 波长：632.8nm ukR0E4p  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +dCDk* /m  
    8 1Kf X {|  
    P)Adb~r  
     =<n ]T;  
    4.建模任务：期望输出光场 ]\M{Abqd{  
    ZsP^<  
    s>>&3jfM  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Ypyi(_G(?>  
    GY$Rkg6d  
    • FWHM-直径：0.5mm V"#0\ |]m  
    • 边缘宽度：50um w 0BphK[  
    • 效率：>95% 0>|q[SC  
    • 信噪比（SNR）：>30dB +fVvH  
    • 杂散光：<5% OR@ 67Y  
    X/4CXtX^  
     +M=h+3hw](  
    CPJ<A,V  
    5.设计方案 UXct+l  
    UdO8KD#r3  
    d7V/#34  
    • 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）。 KtQs uL%  
    • 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）。 ^OY$ W  
    ~}_^$l8#-Q  
    P'<i3#;7X  
     lju5+0BSb  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 puOtF YZ\  
     zVE" 6  
    wC{sP"D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >j?5?J"  
    • 用户必须输入所需的信息 NN4Z:6W5  
    - 入射场 45JL{YRN  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） s$#64"F  
    - 系统参数 J*zzjtY( 1  
    - 制造条件 j e\!0{  
    6{+yAsI  
     [(n5-#1S  
    :qo[@x{  
    7.设计过程 ; <FAc R  
    K GgtEh|  
    [Hx}#Kds  
    ?AFb&  
    li*S^uSF  
    MD[hqshoh  
    =Z+^n ?"  
    设计和优化过程由两步完成： ?nc:bC  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /O[6PG  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &kb~N-  
     %B@NW2ZQ[  
    8.系统模拟 SWdmej[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 :%gc Sm  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;2kQ)Bq"  
    • 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。 )>ff"| X  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 <J^5l0)q  
    5RLO}Vn]  
     &eV5#Ph  
    [+WsVwyf?  
    9. 初始几何光学设计的结果 Pim  
    dC6>&@ VX  
    g=td*S  
    8>x5|  
    W1)SgiXnuy  
    感兴趣的优化函数 QbdXt%gZe  
    • 效率满足（>95%） ;W{z"L;nX  
    • 信噪比不满足（<30db） X0j\nXk  
    • 杂散光不满足（>5% ( %7V  
     rRevyTs  
    vJ0v6\  
    o*$KiD  
    nDn+lWA=g  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ytj});,>  
           2[Bbdg[O  
    ~;(\a@ _  
    72| gzm  
     0/~p1SSun  
    }6l:'nW  
    感兴趣的优化函数 }e7/F[c.U  
    • 效率满足（>95%） <x`yoVPiZg  
    • 信噪比满足（<30db） 3JD62wtx  
    • 杂散光满足（<5%） /,I?"&FWc  
    (lwV(M  
    11.总结 ,q*|R O  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 UusAsezm:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ywm"{ U? 8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 JSg=9p$  
    • 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。 ;FlDRDZ%  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 A]"6/Lr9P  
     
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