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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。 _Wp, z`  
    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。 n`Ypv{+ {%  
    }Ej^"T:H_;  
    2．模拟任务 ziAn9/sT  
    NR^Z#BU  
    yr zyus  
    DOE： j97c@  
    相位型衍射 nQw, /L k  
    光束整形器 `=TJw,q  
    直径：2mmx2mm LNgFk%EH  
    形状：圆形 q!d7Ms{q  
    相位级次：16     (Q"s;g  
    Zf)<)o*  
    Kt#X'!9/<  
    3.建模任务：入射光场 eET1f8 B=L  
    -OQ6;A"#  
    t-FrF</ 0  
    高斯准直激光光束的光束参数 %H"AHkge:a  
    En+`ZcA\z  
    • 波长：632.8nm !&8B8jHqA  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm BBoVn^Z*R  
    btf]~YN  
    S?H qrf7<  
     \p izVt  
    4.建模任务：期望输出光场 7*&q"   
    -A8CW9|mk  
    XQ k ,xQ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 9&4z4@on  
    G{s q|1  
    • FWHM-直径：0.5mm } AHR7mu=  
    • 边缘宽度：50um q-0( Wx9|  
    • 效率：>95% d _Y7/_i  
    • 信噪比（SNR）：>30dB r^"pLzAx  
    • 杂散光：<5% |P=-m-W  
    bq}o#d5p-_  
     w#$Q?u ,G  
    _AVP1  
    5.设计方案 n ^C"v6X  
    z`@|v~i0`  
    mvW,nM1Y  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 2HREO@._)  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 8<g9 ~L  
    X[iQ%Y$/n  
    4}HY= 0Um  
     #ruL+- 8!<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 $~.'Tnk)  
     "PY&NL?  
    1O;q|p'9  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ^5*9BwH`  
    • 用户必须输入所需的信息 w'D=K_h  
    - 入射场 #ANbhHG  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） GZqy.AE,  
    - 系统参数 b\Gw|?Rv  
    - 制造条件  HO =\  
    B=+Py%  
     8d"Ff  
    z0-`D.D@\  
    7.设计过程 CrI:TB>/ "  
    2_Otv2  
    9TbRrS09  
    .~dNzonq  
    TW}nO|qw  
    ":N E I  
    z 7g=L@   
    设计和优化过程由两步完成： ?Q%X,!~ \:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 S U$U  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %oE3q>S$en  
     Mu]1e5^]  
    8.系统模拟 CQm(N  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 jpek=4E  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 K.K=\ Y2  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 aqzIMOAf  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vCS D1~V_  
    aoVfvz2Y  
     E;AOCbV*$  
    yJAz#~PO/  
    9. 初始几何光学设计的结果 `z{sDe;  
    I7q}<"`  
    =;?afUj  
    *Z,?VEO  
    +Q+>{HK  
    感兴趣的优化函数 wz=c#}0dB  
    • 效率满足（>95%） WvJidz?5  
    • 信噪比不满足（<30db） Zf~Z&"C)  
    • 杂散光不满足（>5% zBTyRL l  
     Y<0R5rO  
    m]#oZVngy  
    z->[:)c  
    9d_ Zdc  
    10. 后续IFTA优化后的结果  )tW0iFY  
           %DR8M\d1~H  
    Z0I>PBL@l  
    #XPY\n^k  
     u#"L gG.X  
    ^\ocH|D  
    感兴趣的优化函数 NP^j5|A*"  
    • 效率满足（>95%） *kE<7  
    • 信噪比满足（<30db） :@8N${7`$A  
    • 杂散光满足（<5%） +<o}@hefY2  
    -- chU5  
    11.总结 3"HW{=  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 qPG>0 O  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 kI|7o>}<   
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 'Wz`P#/  
    • 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。 _ ^ny(zy(  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &<RK=e'*x  
     
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