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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。 ---Ks0\V  
    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。 dY/|/eOt<K  
    at_dmU2[7  
    2．模拟任务 s?4%<jz  
    }Z~pfm_S  
    8#[%?}tK  
    DOE： f(EYx)gZ  
    相位型衍射 m0dFA<5-  
    光束整形器 K8e4ax  
    直径：2mmx2mm @h,h=X  
    形状：圆形 (:tTx>V#  
    相位级次：16     WM~J,`]J  
    sa\|"IkD2  
    Requ.?!fG;  
    3.建模任务：入射光场 V\e13cL]  
    @vVRF Z  
    ?yK%]1O  
    高斯准直激光光束的光束参数 @g@ fL%  
    %[+a[/  
    • 波长：632.8nm "<g?x`iz  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm xCmI7$uQ#  
    vV$hGS(f~  
    .3S\Rrv  
     1{;[q3a  
    4.建模任务：期望输出光场 x mrugNRg  
    3Vb=6-|  
    hIE%-gZ/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,?7xb]h  
    l,^i5t'  
    • FWHM-直径：0.5mm 0|K/=dh5+  
    • 边缘宽度：50um khKv5K#)  
    • 效率：>95% [qjAq@@N#q  
    • 信噪比（SNR）：>30dB K%aPl~e  
    • 杂散光：<5% v"G%5pq*\  
    <IHFD^3|j  
     _k"&EW{ Ii  
    >yPFL'  
    5.设计方案 ~|0F?~eR7  
    D-2v>l_  
    ;?O883@r8  
    • 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）。 u+I r:k  
    • 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）。 n '0 $>Q  
    JYVxdvq1  
    %Mb( c+7  
      '!r+Tz  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 a@V/sh  
     b0zxT9  
    |4?}W ,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 h.}t${1ZC  
    • 用户必须输入所需的信息 J4*:.8Ki  
    - 入射场 BC$;b>IUA  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） G2[IO $  
    - 系统参数 *]E7}bqb  
    - 制造条件 s&QBFyKtJ  
    Te U7W?M^  
     P!4{#'_}  
    #)h ~.D{  
    7.设计过程 bN7UO  
    =p&'_a^$  
    _:fO)gs|1  
    :+%h  
    X gx2  
    h^ecn-PC  
    yV+ E;  
    设计和优化过程由两步完成： Kn!0S<ssR  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 SJ WP8+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]ZryY EB  
     h<^:Nn  
    8.系统模拟 #()cG  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 zcD_}t_K  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 D @4&@>  
    • 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。 Jn <^Q7N  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a@_Cx  
    cf[u%{ 6Y  
     ("J V:u.L+  
    rM >V=|9,  
    9. 初始几何光学设计的结果 b]g&rwXYt  
    _AFt6\  
    s eZ<52f2  
    >%p m "+h{  
    \gI:`>- x  
    感兴趣的优化函数 ;iC'{S  
    • 效率满足（>95%） ID)gq_k[8,  
    • 信噪比不满足（<30db） &fd4IO/O  
    • 杂散光不满足（>5% 6nWx>R<  
     b\0Q:  
    J"2ODB5"  
    1={Tcq\]  
    <Ec)m69P  
    10. 后续IFTA优化后的结果 rX>y>{w~  
           72`/xryY  
    -IE P?NX  
    P7k$^n  
     ,8"[ /@  
    };|PFWs  
    感兴趣的优化函数 _hyxKrm' 6  
    • 效率满足（>95%） h^_taAdS`  
    • 信噪比满足（<30db） if!`Qid  
    • 杂散光满足（<5%） gUszMhHX  
    JJHvj=9'o  
    11.总结 CpqSn/  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Qdr-GODx  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 wAOVH].  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5f*'wA  
    • 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。 L|1zHDxQ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Nb!6YY=Ez-  
     
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