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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。 Qx}hiv/  
    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。 G[[<-[C]5  
    &$E.rgtg  
    2．模拟任务 .ID9Xd$fky  
    1 gx(L*y,  
    5_Opx=  
    DOE： 7e`h,e=  
    相位型衍射 S?LUSb  
    光束整形器 /s~&$(d59o  
    直径：2mmx2mm BpZ17"\z  
    形状：圆形 RiM!LX  
    相位级次：16     3k?|-js  
    \{M/Do:  
    ~l>2NY  
    3.建模任务：入射光场 cvl1 X"  
    _i+7O^=d6X  
    - -H%FYF`  
    高斯准直激光光束的光束参数 92S,W?(  
    QF`o%mI  
    • 波长：632.8nm B< BS>(Nr>  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm rpO>l  
    E'4 dI:  
    9\D0mjn=l  
     {oc7Chv=/H  
    4.建模任务：期望输出光场 |F^h >^ x  
    AIa#t#8${  
    '2.11cM3  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: %G>V .d  
    `SSUQ#@  
    • FWHM-直径：0.5mm y1 53ax  
    • 边缘宽度：50um G@;I^_gN  
    • 效率：>95% ;Q} H'Wg,  
    • 信噪比（SNR）：>30dB F|t_&$Is?  
    • 杂散光：<5% i(@<KH  
    |;6l1]hk6  
     MW6KEiQ"  
    P",E/beV  
    5.设计方案 ``4lomz>  
    J=qPc}+  
    r 2L=gI  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 GBsM?A:  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ;BMm47<  
    &BDdJwE  
    YKsc[~ h  
     Rr>h8Ni <  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 #XlE_XD  
     ^  M4-O~  
    vAMr&[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 [5Dg%?x  
    • 用户必须输入所需的信息 AE"E($S`  
    - 入射场 SMdkD]{g  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） HGjGV]N5  
    - 系统参数 t,yzqn  
    - 制造条件 W=k%aB?p  
    I^z$0  
     .4NQ2k1io  
    h8MkfHH7{  
    7.设计过程 uJ!yM;{+  
    _("&jfn  
    )tV^)n[w  
    S(f V ,;Z  
    = 5 E:CP  
    $ (gR^L  
    G$D6#/rR  
    设计和优化过程由两步完成： U 0M>A  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !F|iL  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ;|Ja|@82  
     j>0~"A  
    8.系统模拟 7o4 vf~  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 K{&b "Ba1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ^:RDu q  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 '0xJp|[xVP  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +RO=a_AS  
    j;k(AM<  
     m9Uoq[1  
    Y{8L ~U:  
    9. 初始几何光学设计的结果 U&|$B|[  
    ,j('QvavJ  
    H5N(MihT  
    B43o_H|s  
    d%istFL)  
    感兴趣的优化函数 N3};M~\  
    • 效率满足（>95%） ibOXh U  
    • 信噪比不满足（<30db） Lu~e^Ul   
    • 杂散光不满足（>5% "Jp6EL%  
     Hf/2KYZ  
    8bX\^&N  
    sv^; nOAc  
    uK?T <3]'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 _l?5GLl_F$  
           L#e|t0'#  
    ^saJfr x  
    *4zVK/FJ  
     aNW&ib  
    t3/!esay  
    感兴趣的优化函数 n^/,>7J   
    • 效率满足（>95%） d]e`t"Aj  
    • 信噪比满足（<30db） qR_"aQ7s2  
    • 杂散光满足（<5%） @ %z5]w  
    n20H{TA  
    11.总结 =*'X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 e?G*q)l  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 2|~& x~  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 pAmTwe  
    • 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。 .)Se-'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 +V |]:{3W  
     
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