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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。 UMT\Q6p  
    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。 D)y{{g*Lnm  
    _8al  
    2．模拟任务  GaHA%  
    <F ew<r2  
    Sc$gnUYD{  
    DOE： DUqJ y*F(  
    相位型衍射 w %;hl#s  
    光束整形器 g`kY]lu  
    直径：2mmx2mm 9e]'OKL+  
    形状：圆形 zkd3Z$Ce  
    相位级次：16     r)Or\HL  
    <]~ZPk[  
    4ffU;6~l'  
    3.建模任务：入射光场 "t=UX -3  
    n|6?J_{<b>  
    #hpIyy%n  
    高斯准直激光光束的光束参数 L1rwIOgq^  
    <3lUV7!  
    • 波长：632.8nm p<q].^M  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =9^Q"t4  
    &2Q*1YXj  
    7 %3<~'v[  
     bQ<b[  
    4.建模任务：期望输出光场 l^ARW E  
    l nfm0  
    s1{[{L3  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: cs t&0  
    3B;}j/h2  
    • FWHM-直径：0.5mm H/^B.5RYE>  
    • 边缘宽度：50um xkM] J)C  
    • 效率：>95% <~N%W#z/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB -3` "E%9  
    • 杂散光：<5% n08; <  
    )%qtE34`  
     p'g^Wh  
    7lR<@$q  
    5.设计方案 JD ]OIh  
    2 Kl a8  
    \"'\MA  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 b~*i91)\  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 9KyZEH;pY  
    (8G$(MK  
    L%XXf3;c  
     -6`;},Yr  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 W^k,Pmopy  
     qU-!7=}7  
    L<=)@7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .TJ">?  
    • 用户必须输入所需的信息 3{e'YD~hP  
    - 入射场 84^[/d;!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3 z=\ .R  
    - 系统参数 LWD#a~  
    - 制造条件 #9\THfb  
    Oc~aW3*A(  
     _f|/*. @Q  
    i4<BDX5  
    7.设计过程 =!CU $g  
    ?}8IQxU  
    _=EZ `!%  
    ^)0 9OV+hF  
    5)`h0TK  
    ! Mo`^ t  
    L M /Ga  
    设计和优化过程由两步完成： .YR8v1Cp  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 'MN1A;IJ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 a$$ Wt<&Y  
     Kam]Mn'  
    8.系统模拟 c`jDW S  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 :u/mTZDi  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7"cv|6y|  
    • 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。 J633uH}}  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ah+j!e  
    LuS+_|]x  
     XYAmJ   
    h e&V# #  
    9. 初始几何光学设计的结果 CGZ^hoh/  
    kjE*9bUc  
    zCV7%,H~  
    LT_iS^&1  
    55m<XC  
    感兴趣的优化函数 RJ}#)cT  
    • 效率满足（>95%） d!V$Y}n  
    • 信噪比不满足（<30db） /oL8;:m  
    • 杂散光不满足（>5% =~jA oOC@  
     5I' d PNf  
    p3yU:q#A  
    i_ QcC  
    }C,O   
    10. 后续IFTA优化后的结果 eW50s`bKY  
           @Y-TOCadT  
    mQr0sI,o]  
    Z0* %Rq  
     N wtg%;  
    _u5dC   
    感兴趣的优化函数 }l;Lxb2`  
    • 效率满足（>95%） .Dw,"VHP  
    • 信噪比满足（<30db） .=<$S#x^Hb  
    • 杂散光满足（<5%） ]db@RbaH  
    Lh ap4:  
    11.总结 ^E,1V5  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0m)&Y FZ[(  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 1*UN sEr  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4!%F\c46  
    • 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。 op@i GC+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 'jjb[{g^}}  
     
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