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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。 !!X9mI|2|  
    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。 1?$!y  
    4bjp*1*]  
    2．模拟任务 |}y}o:(  
    ph (k2cb  
    l*MUDT@M8\  
    DOE： Gqb-3n gH  
    相位型衍射 GYmBxX87  
    光束整形器 _<}5[(qu  
    直径：2mmx2mm Wk#-LkI  
    形状：圆形 V~"d`j  
    相位级次：16     U$J_:~  
    &fhurzzAm  
    9NXiCP9A  
    3.建模任务：入射光场 9s6lt#?b  
    Sq]1SW3  
    XFAt\g  
    高斯准直激光光束的光束参数 j?)`VLZ  
    Jm,X~Si  
    • 波长：632.8nm Y]0y -H  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm QHz76i!=>  
    b<cM[GaV~  
    vXZz=E AH  
     z`7C)p:  
    4.建模任务：期望输出光场 ~}ZX^l&k{P  
    UimZ/\r  
    zQfxw?~A  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KTJ $#1q  
    )%c)-c  
    • FWHM-直径：0.5mm FLOJ  
    • 边缘宽度：50um ~m&oa@*=y  
    • 效率：>95% Nn\\}R  
    • 信噪比（SNR）：>30dB xF31%b`z:  
    • 杂散光：<5% Ci:QIsu*  
    lY?d*qED  
     2xj`cFT  
    &<b7T$c  
    5.设计方案 $^ 3 f}IzA  
    haK5Oe/cE  
    bG?[":k  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ,gD i)]  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 8{ e 3  
    {<8#T`I  
    py4_hj\v  
     tTamFL6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 _/\H3  
     h2 <$L  
    KPqI(  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :M`BVZ1t  
    • 用户必须输入所需的信息 5E|2 S_)G  
    - 入射场 i*>yUav"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ((q(Q9(F  
    - 系统参数 :]jtV~E\  
    - 制造条件   {`  
    gC 4#!P  
     $^>vJk<  
    g/gLG:C  
    7.设计过程 .[A S  
    5E=Odep`  
    y9<Fv|Ric  
    2uEu,YC  
    ?^p8]Va%  
    UkKpS L}Q2  
    w:v:znQrW  
    设计和优化过程由两步完成： XPKcF I=  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }hxYsI"d  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 #\QC%"%f  
     w ?aLWySYT  
    8.系统模拟 ny}utO  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ".IhV<R  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @RW%EXKt  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 :f:C*mYvu  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 }X-ggO,  
    i=@*F$,  
     $la,_Sr  
    4LLCb7/5lP  
    9. 初始几何光学设计的结果 g-36Q~`9v  
    oef(i}8O@  
    xH uyfQLk  
    ?Fu.,srt  
    AaVlNjB  
    感兴趣的优化函数 "H8N,eb2  
    • 效率满足（>95%） ;p8xL)mUP  
    • 信噪比不满足（<30db） 00+5a TrE  
    • 杂散光不满足（>5% wC~Uy%  
     Sb.;$Be5g  
     3@*8\  
    mMH0 o  
    PoZBiw@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 2z:9^a/]Na  
           PH.v3 3K  
    }dCnFZ{K3  
    PR0]:t)E  
     gqd#rjtfz  
    ?fG Y,<c  
    感兴趣的优化函数 Zh*I0m   
    • 效率满足（>95%） XOMWqQr|  
    • 信噪比满足（<30db） ND*5pRzvp  
    • 杂散光满足（<5%） 2cL<`  
    Rd/!CJ@g  
    11.总结 lU maNZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 eo !{rs@f  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 r.[kD"l  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 E@p9vf->  
    • 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。 u56cT/J1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 sy;~(rpg  
     
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