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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。 ~Wm}M  
    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。  vB*oI~<  
    " G6j UTt  
    2．模拟任务 n5/Tn7hY  
    QZox3LM1&.  
    *KH@u  
    DOE： T_[\(K`w!  
    相位型衍射 K>6k@okO  
    光束整形器 Q$L(fH kw  
    直径：2mmx2mm 30E v"  
    形状：圆形 Sg>0P*K@  
    相位级次：16      7~nCK  
    u/c3omY"#  
    9nS!  
    3.建模任务：入射光场 u g"<\"  
    veg!mY2&  
    ok2~B._+;  
    高斯准直激光光束的光束参数 H`lD@q'S  
     ja- ~`  
    • 波长：632.8nm AuipK*&g  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm z xUj1  
    a BH1J]_  
    A i){,nh`0  
      :$c:3~  
    4.建模任务：期望输出光场 ,D2_Z]  
    B~z g"  
    cCGXB|9fYR  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *;E+9^:V  
    @[lc0_ b  
    • FWHM-直径：0.5mm ]NV ]@*`tO  
    • 边缘宽度：50um $uK"@Mw  
    • 效率：>95% M2Fj)w2   
    • 信噪比（SNR）：>30dB lV6[d8P  
    • 杂散光：<5% \nAHpF  
    &MZy;Sq  
     RLOQ>vYY  
    SuH.lCF-g  
    5.设计方案 yPh2P5}H>  
    >04>rn#},,  
    L2.`1Aag  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 UW[{d/.wC  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 g+ 1=5g  
    TTZxkK  
    7Ljj#!`lUp  
     ]Bd3d%  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]'!xc9KGR  
     {hRie+  
    O& %"F8B  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 uV}WSoq[  
    • 用户必须输入所需的信息 AYA&&b  
    - 入射场 ;i9<y8Dha  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） X0Z-1bs  
    - 系统参数 u@_!mjXQ  
    - 制造条件 =Cy>$/H64  
    tG2OVRx8u  
     \btR^;_\A  
    JV]u(PL  
    7.设计过程 "R2t&X[9  
    q X%vRf0  
    v V6Lp  
    C7 ]DJn  
    q bZ,K@0  
    YP#AB]2\}  
    |[owNV>  
    设计和优化过程由两步完成： Yl&tkSw46  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 me:|!lI7YU  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 1 73<x){  
     7}'A)C>J;  
    8.系统模拟 x #tu  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !q$&JZY  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {nQ)4.e6  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 MO~~=]Y'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 12tJrS*Z  
    S@}B:}2  
     {;iH Yr-zs  
    :qAc= IC%  
    9. 初始几何光学设计的结果 Y0PGT5].@'  
    UROj9CO v  
    ! nCjA\$  
    6i]Nr@1C  
    C^/ -lc  
    感兴趣的优化函数 S"P9Nf?9  
    • 效率满足（>95%） S?Bc~y  
    • 信噪比不满足（<30db） %R5Com  
    • 杂散光不满足（>5% VqD[G<|9T  
     pG!(6V-x<E  
    r}oURy,5  
    -OrY{^F  
    Z(Eke  
    10. 后续IFTA优化后的结果 nxyjL)!)0  
           %wt2F-u  
    :T7?  
    >,>;)B@J  
     a1g6}ym\  
    }{&l n  
    感兴趣的优化函数 ha|@ X p  
    • 效率满足（>95%） \-Iny=$  
    • 信噪比满足（<30db） 6wb^*dD92  
    • 杂散光满足（<5%） Mhe |eD#)  
    I%}L@fZ  
    11.总结 %XJQ0CE<(  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |jahpji6  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |;A9A's  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 U#;51 _  
    • 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。 y@o9~?M  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ptV4s=G2  
     
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