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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。 C6"bGA  
    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。 /nX+*L}d/  
    UdSu:V|  
    2．模拟任务 YflotlT}  
    guD?~-Q  
    <;?&<qMo,P  
    DOE： Xc^7  
    相位型衍射 l imzDQ^  
    光束整形器 c/c%-=  
    直径：2mmx2mm kOe~0xoT@u  
    形状：圆形 ,Cj8{s&;  
    相位级次：16     wq( m%F  
    D(GAC!|/]  
    K%p*:P  
    3.建模任务：入射光场 8J- ;/  
    yL&_>cV  
    HxVQeyOR  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^1%gQ@P  
    7 %P?3  
    • 波长：632.8nm ,u,]ab  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm UJ0Dy ` f  
    vd5"phn 3  
    J{Z-4y  
     0shNwV1zF  
    4.建模任务：期望输出光场 j=^b'dyL  
    aE_)iE|  
    x+O}RD*G  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .2xp.i{  
    \bh3&Z'.  
    • FWHM-直径：0.5mm Z {ntF  
    • 边缘宽度：50um c-INVA)  
    • 效率：>95% /WDz;,X  
    • 信噪比（SNR）：>30dB C/P,W>8  
    • 杂散光：<5% -S=Zsr\  
    ^"w.v' sL  
     mf26AIlkQ  
    dkV%Pyj  
    5.设计方案 "9[K  
    OpwZTy}1}  
    YkcX#>,  
    • 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）。 ,EgIH%* g  
    • 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）。 ,i2%FW  
    5L<}u` 0J  
    mI=^7 'Mk  
     (BC3[R@/l  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &DX9m4,y  
     *JG?^G"l  
    9Byk/&$U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @j$tpz  
    • 用户必须输入所需的信息 5 TD"  
    - 入射场 _"Q +G@@  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） E<3hy  
    - 系统参数 q{UP_6O F  
    - 制造条件 tUq* -9 V  
    Y2Mti- \  
     0EM`,?i .Q  
    #K7i<Bf  
    7.设计过程  "7!K'i  
    u[U~`*i*rA  
    vd-`?/,||  
    ->}K-n ),  
    6|#^4D)  
    Y#PbC  
    v@k62@;  
    设计和优化过程由两步完成： (Jf i 3 m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r0kA47  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |xH"Xvp:  
     1vu4}%nD  
    8.系统模拟 t8s1d  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 rsf A.o  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5;V#Z@S  
    • 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。 vjJ!d#8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 dUn8Xqj1  
    D +)6#i Y  
     ;k7` `  
    F4 Ft~:a  
    9. 初始几何光学设计的结果 1elcP`N1  
    .2 UUU\/5  
    /~7H<^}  
    nB,FJJ{kb  
    P>pkLP} Vo  
    感兴趣的优化函数 <4{@g]0RV  
    • 效率满足（>95%） S97.O@V!$  
    • 信噪比不满足（<30db） 7!oqn'#>A  
    • 杂散光不满足（>5% 7L;yN..0  
     1a4QWGpq  
    kc8GnKM&mc  
    ":7cZ1VN2  
    v_c'npC  
    10. 后续IFTA优化后的结果 2y_rsu\  
           o;];ng  
    N>ct`a)BD/  
    f,M$>!$V  
     &%qD Som3  
    {K3\S 0L  
    感兴趣的优化函数 gyCb\y+\a  
    • 效率满足（>95%） .[2MPjg  
    • 信噪比满足（<30db） 308w0eP  
    • 杂散光满足（<5%） IH~H6US  
    fwsq:  
    11.总结 U"m!f*a  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 jcq(=7j  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 0M8JE9 Kx  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 f!LZT!y  
    • 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。 Fa+PN9M`?.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 a _  
     
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