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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。 D3,)H%5.y  
    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。 P.Cn[64a+@  
    Av yer/{  
    2．模拟任务 q&3(yhx  
    W5Jy"]^I  
    zsd<0^ p\{  
    DOE： v9,cL.0&  
    相位型衍射 uVhzJu.  
    光束整形器 uit.r^8l  
    直径：2mmx2mm FIAmAZH}_  
    形状：圆形 7rbw_m`12-  
    相位级次：16     [~cz| C#  
    fWWB]h  
    3LJ\y  
    3.建模任务：入射光场 MQcIH2  
    ?-o_]!*v0/  
    KRn[(yr`%  
    高斯准直激光光束的光束参数 \+/ciPzA-  
    xL<c/B`-:  
    • 波长：632.8nm XV4aR3n{Q  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [e _csQ  
    ]Lg~ I#/#  
    EBk-qd a}  
     <C;TGA  
    4.建模任务：期望输出光场 X7-[#} T  
    [euR<i*I#  
    1^GRUbOU[  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "Dq^r9  
    /B 3\e3  
    • FWHM-直径：0.5mm EB}~^ aY  
    • 边缘宽度：50um K5^zu`19  
    • 效率：>95% ,JbP~2M~%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ob9od5Rf  
    • 杂散光：<5% .q:6F*,1M  
     @e\ @EW  
     ^ r(]S%  
    v$JW7CKA  
    5.设计方案 z?VjlA(X  
    Z 5P4 H  
    j"pyK@v2B  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 E;'{qp  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 7B5b +  
    XhWo~zh"  
    1=9GV+`n  
     CK|AXz+EN  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 cH:&S=>h  
     -`z%<)!Y  
    o@[o6.B<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 L})*ck  
    • 用户必须输入所需的信息 Uugq.'>  
    - 入射场 :J x%K  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） *V+,X  
    - 系统参数 \UM&|yk:  
    - 制造条件 )Spa F)N8  
    <}c7E3Uc  
     (Jj xrZ+L  
    HFF rS%  
    7.设计过程 8r@GoG>  
    }y J,&N'p  
    SdMLO6-  
    -ULgVGYKK  
    z?kE((Ey  
    Qgf|obrEi6  
    t,0}}9%?  
    设计和优化过程由两步完成： +7 j/.R  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 nox-)e  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 " s_S!;w@  
     !Z{7X ^  
    8.系统模拟 (G$Q\>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ZZ :*c"b:  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ]-a/)8  
    • 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。 jeA2y jAC  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 [0kZyjCq@  
    4OO^%`=)M'  
     '0_W< lGB  
    Q?([#  
    9. 初始几何光学设计的结果  z.2UZ%:  
    4 CiRh  
    CO@ kLI  
    d>#X+;-k  
    u%1JdEWZd  
    感兴趣的优化函数 OS>%pgv  
    • 效率满足（>95%） o"P)(;  
    • 信噪比不满足（<30db） IeA/<'U s  
    • 杂散光不满足（>5% 4&e<Sc64  
     "qZTgCOY2  
    7`)RB hGB  
    xH,e$t#@@~  
    b`DPlQHj  
    10. 后续IFTA优化后的结果 > hGB o  
           I)r6*|mz  
    f8f3[O!x  
    }"%mP 4]&  
     gF2 93Ez  
    Y=<zR9f`  
    感兴趣的优化函数 z 3Z8vq  
    • 效率满足（>95%） _pvt,pW  
    • 信噪比满足（<30db） ^AZv4H*~  
    • 杂散光满足（<5%） h:FN&E c}  
    3Y +;8ld  
    11.总结 '%TD#!a  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ~rXLb:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 'r-B%D=  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 N693eN!  
    • 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。 P~x4h{~Gd  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 XC}2GHO<  
     
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