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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。 Vo-]&u&cr  
    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。 D|BP]j}6  
    i[M]d`<36  
    2．模拟任务 9e xHR&>{  
    DHO+JtO  
    h1uD>heGl  
    DOE： ko<iG]Dv'  
    相位型衍射 ?=lnYD j  
    光束整形器 lS:R##  
    直径：2mmx2mm Vy:MK9U2  
    形状：圆形 \ mt> R[  
    相位级次：16     5NECb4FG  
    $}/Q%r  
    =P"Sm r  
    3.建模任务：入射光场 p<9e5`& I  
    YvP u%=eF  
    [va7+=[1=  
    高斯准直激光光束的光束参数 9&t!U+  
    hm5A@Z   
    • 波长：632.8nm te b~KM  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 6qgII~F'  
    /Vy8%   
    v8L&F9 o  
     al3[Ph5G  
    4.建模任务：期望输出光场 +^6v%z  
    8(Y=MW;g  
    /`Wd+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }nW)+  
    /rqaUC)A  
    • FWHM-直径：0.5mm bC mhlSNi  
    • 边缘宽度：50um oQvG3(.  
    • 效率：>95% sa71Vh{  
    • 信噪比（SNR）：>30dB bof{R{3q  
    • 杂散光：<5% I@f">&^  
    u/h!i@_w[  
     |F'k5Lh  
    e!5nz_J1}  
    5.设计方案 1Jx|0YmO  
    0*.> >rI  
    Yjr6/&ML  
    • 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）。 \q8D7/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）。 -;?5<>zZ  
    M zLx2?  
    t*? CD.S  
     "lp),  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 3-Q*umh  
     \c! LC4pE  
    ve #cz2Z  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 w:z@!<  
    • 用户必须输入所需的信息 35;)O -  
    - 入射场 hr<E%J1k%  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A;sdrA  
    - 系统参数 $o"PQ!z  
    - 制造条件 X`ifjZ9}d  
    COw]1 R  
     o%Lk6QA$  
    dJ#. m  
    7.设计过程 27vLI~  
    ><X!~by  
    _[SP*" ]H  
    1GY[1M1^  
    Musz+<]  
    d0b--v/  
    }0#cdw#gH  
    设计和优化过程由两步完成： G6zFCgFJ^y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 mmXLGLMd  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 vpY|S2w)Bp  
     BEM+FG  
    8.系统模拟 .~ a)  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Q^v8n1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 XbJ=lH  
    • 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。 q4$R?q:^  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  ]D7z&h  
    $} S5&  
     R0fZ9_d7}  
    EjB<`yT  
    9. 初始几何光学设计的结果 lX`)Avqa  
    unmuY^+<  
    }[PbA4l.g  
    ^sq3@*hCw  
    ij6ME6  
    感兴趣的优化函数 >]=1~ sF  
    • 效率满足（>95%） PZO7eEt8  
    • 信噪比不满足（<30db） &_&])V)<\S  
    • 杂散光不满足（>5% y^zVb\"4  
     p;) ;Vm+8  
    J1"u,HF*(  
    O'm&S?>  
    <W vuW6  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Y[;Pl$  
           qJW>Y}  
    -(>x@];r0  
    d {moU\W  
     N7Z&_$Bx  
    Xt'R@"H<V9  
    感兴趣的优化函数 6.~(oepu  
    • 效率满足（>95%） KbH#g>.oB  
    • 信噪比满足（<30db） b0E(tPw5c  
    • 杂散光满足（<5%） ~@z5Ld3xz  
    p&_a kQj  
    11.总结 S'Q$N-Dy  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 tF&%7(EU3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~MO'%'@  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 s.KJYP  
    • 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。 wH!]B-hn  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 I~"-  
     
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