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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。 RVA (Q[ ;  
    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。 g._]8{K  
    03qQ'pq  
    2．模拟任务 mt+Oi70  
    RSyUaA  
    %G/ hD  
    DOE： 17[3/m8a  
    相位型衍射 I7vz+>Jr  
    光束整形器 < #}5IQ5`Z  
    直径：2mmx2mm n&;85IF1  
    形状：圆形 0$)>D==  
    相位级次：16     Ky!Y"   
    WwBOM~/`2  
    p{ Yv3dNl  
    3.建模任务：入射光场 Fa Qe_;  
    Ng2@z<>.  
    G )trG9 .a  
    高斯准直激光光束的光束参数 H z1%x  
    +\c5]`  
    • 波长：632.8nm mAj?>;R2$2  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +ocol6G7W  
    7u S~MW  
    jrlVvzZ  
     :I j{s  
    4.建模任务：期望输出光场 Jr ,;>   
    n.`($yR_  
    {W =%U|f  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: dGYn4i2k?  
    :0j?oY~e  
    • FWHM-直径：0.5mm z0p*Z&  
    • 边缘宽度：50um 8 S:w7Hr  
    • 效率：>95% +,T RfP Fb  
    • 信噪比（SNR）：>30dB pMx*F@&nU  
    • 杂散光：<5% uGf@  
    h5{'Q$Erl  
     G_3O]BMKd)  
    */)c?)"  
    5.设计方案 /og=IF2:  
    Sz)' ogl  
    SO|NaqWa  
    • 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）。 fNli  
    • 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,Jp[bw{H{  
    zUkgG61  
    ^pAAzr"hv  
     Ja7R2-0ii#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ENl)Ts`y  
     rxgbV.tx  
    $k@O`xD,q  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ;v)JnbsH}  
    • 用户必须输入所需的信息 ?>D+ge  
    - 入射场 (^8Y|:Tz  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） F 5bj=mI  
    - 系统参数 ~rE|%o  
    - 制造条件 }l(&}#dY  
    M)J5;^["  
     DbBcQ%  
    &Cq`Y !y  
    7.设计过程 8\@m - E!{  
     &=@IzmA  
    'Vzp2  
    '1P2$#  
    ?(' wn<  
    zsEc(  
    G}9Jg  
    设计和优化过程由两步完成： rKe2/4>0X  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 m)ky*"(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $u$!tj  
     j78i #}e  
    8.系统模拟 VZp5)-!\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,uSMQS-O'4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &n}]w+w  
    • 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。 e&|'I"  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lK?uXr7^  
    dc+>m,3$  
     ;V:i!u u  
    (R[[Z,>w.  
    9. 初始几何光学设计的结果 |PvPAPy)uu  
    /QK6Rac-  
    j nkR}wAA  
    6 C1#/  
    MD}w Y><C  
    感兴趣的优化函数 }kw#7m54  
    • 效率满足（>95%） EKYY6S2  
    • 信噪比不满足（<30db）  R~TTL  
    • 杂散光不满足（>5% yJ[0WY8<kC  
     A]_7}<<N  
    a(m2n.0'>  
    $P >  
    >2Y=*K,:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 paA(C|%{  
           wm+};L&_  
    k%]3vRo<  
    f$o_e90mu  
     SpIv#?  
    |QF7 uV  
    感兴趣的优化函数 7m47rJyW4  
    • 效率满足（>95%） I {SjlN}d  
    • 信噪比满足（<30db） pE3?"YO  
    • 杂散光满足（<5%） 3p$?,0ELH  
    Oz75V|D  
    11.总结 =1@u  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ,5P0S0*{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 s-NX o  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 >1X|^  
    • 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。 <X#C)-.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 9sM!`Lz{  
     
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