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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。 ;| ##~Y.9  
    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。 r0379 _  
    FU kO$jnO  
    2．模拟任务 aFjcyD  
    1Y6<i8  
    f9W@!]LHJ  
    DOE： r" d/ 9  
    相位型衍射 y/k6gl[`  
    光束整形器 Vcz ExP  
    直径：2mmx2mm <k-&Lh:o3  
    形状：圆形 0%+S@_|  
    相位级次：16     %W~Kx_  
    Ch%W C ,  
    Qu,W3d  
    3.建模任务：入射光场 :CH "cbo  
    I:CnOpR>A  
    ~KHGh29  
    高斯准直激光光束的光束参数 =kH7   
    Tjma'3H*T0  
    • 波长：632.8nm t}>6"^}U  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm `CA-s  
    6*8"?S'  
    O]>9\!0{  
     :0|]cHm  
    4.建模任务：期望输出光场 fDt#<f 4;  
    8!2NZOZOS  
    |=L~>G  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &b8Dy=#  
    4*'5EBa1  
    • FWHM-直径：0.5mm wi^zXcVj  
    • 边缘宽度：50um ?$i`K|  
    • 效率：>95% Cj"+` C)l  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ((&_m9a  
    • 杂散光：<5% l5_RG,O0A  
    S&_Z,mT./  
     GjN/8>/  
    *yKw@@d+p  
    5.设计方案 & 9}L +/,  
    4scY 8(1  
    G8dC5+h  
    • 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）。 rOQ@(aUAZ  
    • 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）。  >Eg/ir0  
    *@/1]W  
    :tU&d(8  
     #=C!Xx&  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Q%)da)0:c  
     c<-F_+[  
    8*z)aB&f3  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Y5?*=eM  
    • 用户必须输入所需的信息 H~IR:WOw  
    - 入射场 t`=TonLb8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Lf0Y|^!S_u  
    - 系统参数 "#1KO1@G  
    - 制造条件 qn) VKx=  
    %\Dvng6$  
     tS#=I.ET  
    k+#6  
    7.设计过程 #^%HJp^  
    "P.H  
    >xrO W`p ]  
    "2} {lu  
    Lt`d {s  
    KG9h rT  
    DP{kin"4I  
    设计和优化过程由两步完成： %+Hhe]J ld  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 s jl(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 mU0j K@^&M  
     =)_9GO  
    8.系统模拟 7Nx5n<  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Kg lL@V7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 1./ uJB/  
    • 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。 Su.imM!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 OBrbWXp@  
    z}?*1c  
     ;#-yyU  
    tuH8!.  
    9. 初始几何光学设计的结果 @CGci lS=  
    C1w~z4Qp  
    7|$cM7_r  
    w _zUA'n+  
    1^&qlnqH  
    感兴趣的优化函数 I ACpUB  
    • 效率满足（>95%） t6-He~  
    • 信噪比不满足（<30db） <X@XbM  
    • 杂散光不满足（>5% 7G6XK   
     lO^Ly27  
    uWm,mGd9  
    yTt,/+I%gJ  
    <zd_-Ysn  
    10. 后续IFTA优化后的结果 <X>lA  
           g-G;8x'n  
    D*7JE  
    Y]>!uwn  
     (41BUX  
    Gg'sgn   
    感兴趣的优化函数 hd+(M[C<9  
    • 效率满足（>95%） bogw/)1  
    • 信噪比满足（<30db） !~sgFR8W  
    • 杂散光满足（<5%） >i&"{GZ  
    Std?p{ i  
    11.总结 cD^`dn%$  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 =[A5qwyv  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d_t>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 8+}yf.`  
    • 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。 %63zQFk  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7kiZFHV  
     
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