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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。 'z ?Hv  
    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。 B*T n@t W  
    eFG/!b<17  
    2．模拟任务 50cVS)hG6d  
    gJQ#j~'  
    <T}^:2G|  
    DOE： O] @E8<?^  
    相位型衍射 EhxpMTS  
    光束整形器 ;|q<t  
    直径：2mmx2mm 8!E.3'jb  
    形状：圆形 !*-|!Vz  
    相位级次：16     qYK^S4L  
    KN}#8.'>3  
    (/A.,8Ad  
    3.建模任务：入射光场 ;z'&$#pA  
    fx;rMGa  
    W'C>Fn}lO?  
    高斯准直激光光束的光束参数 2lTt  
    "wgPPop  
    • 波长：632.8nm L/i'6(="  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm zjmo IE  
    |p:4s"NT  
    UY3)6}g6  
     {KG}m'lx  
    4.建模任务：期望输出光场 3"h*L8No  
    i!a!qE.1  
    t]h_w7!U  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: I~&*^q6 |  
    3Bl|~K;-  
    • FWHM-直径：0.5mm 1dN/H)]  
    • 边缘宽度：50um W Z'<iI  
    • 效率：>95% L]=]/>jQ6  
    • 信噪比（SNR）：>30dB  ?(9*@  
    • 杂散光：<5% c8&3IzZ  
    2j-l<!s  
     3~`P8 9  
    dcf,a<K\  
    5.设计方案 evyjHcCx  
    &]TniQH  
    Ue}1(2.v  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Va?]:Q  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 HZ9>4G3  
    P.Nt jz/B  
    DGHSyB^+1  
     q /JC\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 TCp9C1Q4  
     ntIR#fB  
    Bl+\|[yd  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 jkk%zu  
    • 用户必须输入所需的信息 nvR%Ub x  
    - 入射场 }ILBX4c  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） b$@I(.X:  
    - 系统参数 e)}E&D;${  
    - 制造条件 |>ztx}\  
    rZgu`5 <a  
     q]4h#?.-1v  
    ef'kG"1  
    7.设计过程 /`m* PgJ  
    X5o*8Bg4M  
    .i;.5)shsu  
    fq>{5ODO  
    "}X+vd``  
    'd N1~Pa  
    ndFVP;q  
    设计和优化过程由两步完成： &<><4MQ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Tf#Op v)  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 NnAIL;WS  
     \:@6(e Bh  
    8.系统模拟 ]WNY"B>+  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 GbLHzw  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Kb ]}p  
    • 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。 ;gL{*gR]S  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +s<6eHpm  
    ]EK(k7nH  
     :?UcD_F  
    ViW2q"4=  
    9. 初始几何光学设计的结果 &Sg]P  
    29=ob("  
    <zpxodM@T  
    fln[Q2zl  
    Z,p@toj'  
    感兴趣的优化函数  dw;<Q  
    • 效率满足（>95%） b"\lF1Nf&o  
    • 信噪比不满足（<30db） GLIY!BU<C  
    • 杂散光不满足（>5% 5BA:^4zr?  
     i=/hLE8T*  
    dA~_[x:Z  
    -\p&18K#  
    K Zg NL|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 b~UWFX#U  
           :^W}$7$T  
    T 9`AL  
    z4 =OR@ h  
     &IXmy-w  
    xq.kH|bH  
    感兴趣的优化函数 .,6o):  
    • 效率满足（>95%） 8Vz!zYl  
    • 信噪比满足（<30db） kxJs4BY0  
    • 杂散光满足（<5%） [ PN2^  
    T}{zh  
    11.总结 >!qtue7B  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 8N)Lck2PR  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 i\;ZEM{  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 #8L: .,AYE  
    • 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。 bp/l~h.7W  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Lios1|5  
     
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