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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。 0X)'8N  
    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。 vbQo8GFp}  
    1C=}4^Pu  
    2．模拟任务 Z\{WBUR;4t  
    odquAqn  
    =? xA*_^  
    DOE： 7fl'nCo\"  
    相位型衍射 &K`[SX=  
    光束整形器 -)?~5Z   
    直径：2mmx2mm 5RTAM  
    形状：圆形 o"v> BhpC  
    相位级次：16     FI~)ZhE)]  
    b9OT~i=S|  
    JPiC/  
    3.建模任务：入射光场 }qW%=;!  
    )j@k[}R#g  
    x-U^U.i@  
    高斯准直激光光束的光束参数 N`grr{*_  
    |n=kYs  
    • 波长：632.8nm 5\f*xY  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^#S  
    N:clwmo  
    \GbT^!dj  
     -NZj :N  
    4.建模任务：期望输出光场 89@89-_mC  
    (XRj##G{  
    TRAs5I%  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: d+ih]?  
    S53 [Ja  
    • FWHM-直径：0.5mm =X>3C"]  
    • 边缘宽度：50um "~7| !9<  
    • 效率：>95% _e8@y{/~Fd  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *H&a_s/{Nb  
    • 杂散光：<5% =o_d2 Ak  
    akBR"y:~:H  
     dlK#V)  
    c.,:r X0S  
    5.设计方案 kzns:-a  
    Gr?"okaA  
    YT, 1E>rd  
    • 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）。 1w+&Y;d|  
    • 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）。  h:#  
    ',6QL4qV/  
    [4Glt>Nj>  
     /n?5J`6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 zG@9-s* L  
     KzeA+PI  
    6l [T Q  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .m/Lon E  
    • 用户必须输入所需的信息 * 2T&pX  
    - 入射场 4VaUa8 D  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） N iNZh;  
    - 系统参数 P!B\:B%4~]  
    - 制造条件 A~I}[O~(pb  
    *-_` xe  
     `z5j  
    !&E>8h  
    7.设计过程 pR 1v^m|  
    vT%rg r  
    I^M3>}p  
    8,dCx}X  
    mkj`z  
    5 ;dg#hO  
    : [aUpX=  
    设计和优化过程由两步完成： \~jt7 Q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 bMkn(_H)\  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ;n7k_K#0z!  
     CL9p/PJ%e  
    8.系统模拟 f:"es: Fb  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 L V33vy  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 %Dsa ~{  
    • 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。 RJF1~9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 faD(, H  
    `x6 i5mp  
     X_Y$-I$qd  
    &ks>.l\  
    9. 初始几何光学设计的结果 @%ChPjN  
    ?h K+h.{  
    R\0]\JEc  
    WF*2^iWJ  
    5>}L3r>a;  
    感兴趣的优化函数 Ha)w*1&w"  
    • 效率满足（>95%） @U5 +1Hjc  
    • 信噪比不满足（<30db） 7i 334iQZ  
    • 杂散光不满足（>5% <T  
     L\y,7@1%AT  
    8EbYk2j  
    ,D ;`t  
    2lAuO!%  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Eto0>YyZ  
           'OBA nE<.  
    6prN,*k5  
    Xb$)}n\9  
     g"# R>&P  
    YDjQ&EH  
    感兴趣的优化函数 f_D1zU^  
    • 效率满足（>95%） vx!nC}f"k`  
    • 信噪比满足（<30db） IO^O9IEx,  
    • 杂散光满足（<5%） <Er|s^C  
    bhe|q`1,E  
    11.总结 v8 6ls[lzu  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ']Y:f)i#  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 .o|Gk 5)  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 H[]j6D  
    • 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。 {hg,F?p '  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ]>R`]U9*O  
     
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