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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。 U+:m4a  
    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。 \;qW 3~  
    jQ2Ot<  
    2．模拟任务 YH vLGc%  
    5*lT.  
    3Z5D)zuc  
    DOE： kCR_tn 4  
    相位型衍射 *=]&&<  
    光束整形器 ^@3sT,M,S  
    直径：2mmx2mm 'p> Ra/4  
    形状：圆形 M+U9R@  
    相位级次：16     WY?[,_4U  
    NdMb)l)m  
    7gj4j^a^]{  
    3.建模任务：入射光场 . $BUw  
    :~2vJzp@?  
    #$18*?tLv|  
    高斯准直激光光束的光束参数 C-Q28lD}f  
    iII=;:p  
    • 波长：632.8nm W-mQjJ`,B  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 9^oKtkoDZ  
    @;*Ksy@1O  
    lR )67a  
     qh9Z50E9  
    4.建模任务：期望输出光场 pT=JP> nd^  
    ZrPbl "`7  
    '[AlhBX  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "iy  
    qTdheX/  
    • FWHM-直径：0.5mm \MyLc/Gh5  
    • 边缘宽度：50um J]{QB^?  
    • 效率：>95% &e E=<x  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ,:%CB"J  
    • 杂散光：<5% "W6uV!  
    J!c)s!`w  
     1eS&&J5  
    3{'Ne}5%I  
    5.设计方案 >3p \m  
    '(U-(wTC'/  
    X <f8,n  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ]<ldWL  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 t| g4m[kr  
    tXNm$Cq.|  
    wH>a~C:  
     Gr*r=s  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )eUh=eW  
     Sc\*W0m  
    zZL6z4g  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 3@kf@ Vf  
    • 用户必须输入所需的信息 I(i}c~ R  
    - 入射场 my(2;IJ#{  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） u_@f$  
    - 系统参数 BF\XEm?!  
    - 制造条件 Z InpMp  
    K'L^;z6  
     mk;&yh  
    PQy4{0 _  
    7.设计过程 cr%"$1sY;  
    XW[j!`nlk  
    GzhYY"iif#  
    T$>WE= Y  
    (up~[  
    9B{k , 1  
    \nXtH}9ZF  
    设计和优化过程由两步完成： {j9{n  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 V LOO8N[o  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "sS}N%!  
     ?M8dP%&r  
    8.系统模拟 F^WP<0C  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _GV:HOBi  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 H3z: ZTI  
    • 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。 ;y,5k?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 HJ9Kz^TnC  
    *w|:~g  
     Lf16j*}-Q  
    Zq^At+8+  
    9. 初始几何光学设计的结果 APvDP?  
    8L, 5Q9 $  
    -)w@f~Q  
    CNih6R  
    ?qP7Y nl  
    感兴趣的优化函数 ZGBd%RWjG_  
    • 效率满足（>95%） >=qf/K +#  
    • 信噪比不满足（<30db） ynq}76 H0k  
    • 杂散光不满足（>5% SON-Z"v  
     1ct;A_48  
    ),0g~'I~D  
    5y d MMb  
    zZ7;jyD  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ! +a. Ei  
           rNrxaRQ  
    ?Y$JWEPJ  
    Nkjza:f{  
     xqeyD*s  
    ^ UciW  
    感兴趣的优化函数 IshKH -  
    • 效率满足（>95%） ~Y`ldL  
    • 信噪比满足（<30db） y0Fb_"}  
    • 杂散光满足（<5%） sQ=]NF)\  
    l}a)ZeR1  
    11.总结 V_R@o3kv;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 rx'RSo#1O  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]GMe \n  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4-? C>  
    • 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。 ?h3Y)5xT  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ,g%0`SO  
     
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