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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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    离线infotek
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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。 ^7Rc\   
    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。 ;7>k[?'e  
    !AXt6z cZ  
    2．模拟任务 bu8AOtY9E-  
    Cut7  
    >~;= j~  
    DOE： :Ahw{z`H#  
    相位型衍射 F~$ay@g  
    光束整形器 vbh 5  
    直径：2mmx2mm $L4h'(s  
    形状：圆形 j.ZXLe~  
    相位级次：16     PX- PVW  
    Pi hpo  
    L,O.XR  
    3.建模任务：入射光场 q4T98s2J  
    I=pFGU  
    50CjH"3PZ`  
    高斯准直激光光束的光束参数 qKD Nw8>  
    r i/CLq^D  
    • 波长：632.8nm 7'!DK;=TD6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm *.6m,QqJ(  
    r3NdE~OAi  
    +QEP:#qZw  
     4;2  
    4.建模任务：期望输出光场 7O-fc1OTv  
    z5J$".O`  
    &0`i(l4]l  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7Ucq(,\./  
    +a"f)4\  
    • FWHM-直径：0.5mm E*x ct-m#  
    • 边缘宽度：50um 0V ZC7@  
    • 效率：>95% F!<!)_8Q  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &;naaV_2T  
    • 杂散光：<5% q#O 8Fv  
    IuY4R0Go  
     (]` rri*^  
    C~IE_E&Q`  
    5.设计方案 6HZVBZhM  
    DLN zH  
    qP$)V3l  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 je`Inn<  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ?vfZ>7Q  
    iS< ^MD  
    B- D&1gO  
     IgN^~ag`  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =6 3tp 9  
     &x\cEI)!  
    )nGH$Mu  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 YkbuyUui  
    • 用户必须输入所需的信息 26;Gt8  
    - 入射场 V`8\)FFG  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~RH)iI  
    - 系统参数 (^"2"[?a  
    - 制造条件 c^<~Y$i  
    =!G{+&j  
     ^zW=s$\Fo  
    #-o 'g!  
    7.设计过程 /Pxny3  
    u@;e`-@  
    R9  Y@I  
    {:|b,ep T  
    -Jf}3$Ra  
    f40OVT@g  
    }kF?9w  
    设计和优化过程由两步完成： +4Fw13ADE  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 EywBT  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 J0imWluhQ  
     >?#zPweA  
    8.系统模拟 K)  Ums-b  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /|lAxAm?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ^X?uAX-RP|  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 xS:n  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 gWL`J=DiU  
    !zsrORF{  
     /=T:W*C  
    <xe_t=N  
    9. 初始几何光学设计的结果 T2n3g|4  
    ; !C_}P  
    |MOz> 1<a  
    2m"cK^  
    ^^lx Ot  
    感兴趣的优化函数 nEPTTp+B  
    • 效率满足（>95%） |?]doBm|  
    • 信噪比不满足（<30db） e0#t  
    • 杂散光不满足（>5% 80`$F{xcX  
     N}1yDN  
    #G_'5{V  
    EqGpo_  
    0yvp>{;p  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \ @[Q3.VX  
           .lq83; k  
    ~L>86/hP,N  
    &YcOmI/MM  
     Ndmw/ae  
    c-v-U O%  
    感兴趣的优化函数 B=$O4nW_b  
    • 效率满足（>95%） $7ix(WL<%  
    • 信噪比满足（<30db） Pjn{3/*wi  
    • 杂散光满足（<5%） nt+OaXe5D  
    i(OeE"YA  
    11.总结 z{FFTb^B  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 B^]PKjLNZ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 P -nhG  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Dx`-h#  
    • 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。 Nd+1r|e'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &r~s3S{pQ  
     
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