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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 正序阅读 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。 K>lA6i7?  
    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。 *]W{83rXQ  
    "sUL"i  
    2．模拟任务 Zh{Pzyp  
    9p+DA s{i  
    zp!{u{  
    DOE： < :<E~anH  
    相位型衍射 9y>dDNM\<  
    光束整形器 DNLqipUw  
    直径：2mmx2mm |@sUN:G4k  
    形状：圆形 Z8z.Xn  
    相位级次：16     S'9T>&<Kn  
    ^UEI`_HO0  
    Cc$!TZq=  
    3.建模任务：入射光场 VI74{='=  
    rNO'0Ck=  
    QPg QM6  
    高斯准直激光光束的光束参数 =v:vc~G6  
    &UEr4RK;I  
    • 波长：632.8nm [ZZ~^U5  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm x5.H dKV  
    ?y>P  
    Y]Vt&*{JV  
     Uk` ym  
    4.建模任务：期望输出光场 CJz2.yd  
    ]p\7s  
    ]EnB`g(4;  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: AT<K>&)  
    (]w_}E]N  
    • FWHM-直径：0.5mm VY<$~9a&1  
    • 边缘宽度：50um "n^h'// mn  
    • 效率：>95% $.a<b^.Xi  
    • 信噪比（SNR）：>30dB M56^p ,  
    • 杂散光：<5% COH0aNp;  
    sG=D(n1  
     -Ds}kdxw  
    )^qM%k8  
    5.设计方案 .__XOd} K  
    =ps3=D  
    F=7X,hK  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 !TA6-]1  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 O:IU|INq8  
    jV2L;APCq  
    ]>tYU   
     5z~rl}`v  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 IDQ@h`"B  
     k@L},Td  
    |]1-ck!  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 I<`K;El'  
    • 用户必须输入所需的信息 %PRG;kR  
    - 入射场 P"Lk(gY  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A'vQtlvKA  
    - 系统参数 :hJHjh  
    - 制造条件 {;4Y5kj  
    2BZYC5jy  
     cXU8}>qY7  
    \3JZ =/  
    7.设计过程 ~b}a|K  
    hiq7e*Nsb  
    d[E~}Dq3#  
    e/Wrm^]y  
    a"SH_+T{  
    ` Fnl<C<  
    )9I>y2WU~  
    设计和优化过程由两步完成： }{T9`^V:h  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 O=~8+sa  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Ir&rTGFN  
     8mjPa^A  
    8.系统模拟 me:~q#k  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @ 32~#0a  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  yY_(o]k  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 nGQc;p5;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 zmH8^:-x  
    5pSo`)  
     zx` %)r  
    POvxZU  
    9. 初始几何光学设计的结果 =^8*]/k  
    R= ,jqW<  
    )3K#${p  
    '!eg9}<  
    ~puXZCatN  
    感兴趣的优化函数 Loz5[L  
    • 效率满足（>95%） 1 aWzd[i  
    • 信噪比不满足（<30db） NwAvxN<R(f  
    • 杂散光不满足（>5% L7i2is  
     = og>& K  
    nhV\<  
    4<V%7z_.B  
    s%M#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 (-S<9u-r  
           Pq\ `0/4_  
    krqz;q-p~  
    A*+pGQ  
     LGnb"ZN  
    yP$@~L[!  
    感兴趣的优化函数 xgDd5`W  
    • 效率满足（>95%） +85#`{ D  
    • 信噪比满足（<30db） (~>uFH  
    • 杂散光满足（<5%） 44Dytpvg  
    (=A61]yB  
    11.总结 .8o?`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "PgVvm#w'  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 l5h+:^#M5c  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,+w9_Gy2H  
    • 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。 /q| r!+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 nm"]q`(K  
     
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