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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。 _sCJ3ZJ  
    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。 i32_ZBZ?y  
    g}s-v?+  
    2．模拟任务 d >wmg*J  
    + X|m>9  
    EY[Q%  
    DOE： o )}<   
    相位型衍射 v1tN DyM6  
    光束整形器 DRFuvU+e  
    直径：2mmx2mm 7.Kjg_N#Tr  
    形状：圆形 G \aLg  
    相位级次：16     ")[Q4H;V  
    E]U3O>hf  
    | 9\7xT  
    3.建模任务：入射光场 r &l*.C*  
    M b /X@51  
    I}]@e ^ ~  
    高斯准直激光光束的光束参数 )su <Ji*  
    ~IJZM`gN  
    • 波长：632.8nm >Qbc(}w  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm .8uwg@yD  
    ,B/p1^;.  
    O]r3?=  
     EX_sJc  
    4.建模任务：期望输出光场 g:3'x/a1  
    .0*CT:1=0  
    A(@gv8e[H^  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: EwBN+v;)  
    o:Os_NaD  
    • FWHM-直径：0.5mm r(2'0JQ  
    • 边缘宽度：50um ';CuJ XAj  
    • 效率：>95% x_iy;\s1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB xS\QKnG.  
    • 杂散光：<5% en#g<on  
    U.j\u>a  
     FC- *?  
    2WECQl=r  
    5.设计方案 }GNH)-AG)$  
    7'/2:"  
    A%8`zR  
    • 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）。 &*:)5F5  
    • 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）。 y<x_v )k-  
    kkBV;v%a  
    ?9okjLp1n  
     ~U*N'>'=)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ez:o9)N4  
     vKOn7  
    w,#W&>+&  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 SR8Kzk{  
    • 用户必须输入所需的信息 c1!/jTX$  
    - 入射场 Y'%I at(z  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） LuQ M$/i  
    - 系统参数 QM=436fq  
    - 制造条件 R M+K":p  
    MC)W?  
     UT7lj wT  
    N6 (w<b  
    7.设计过程 A-!qO|E[-  
    a} 7KpKCD  
    =0fx6V  
    rL/7wa  
    }'v ?Qq  
    ?G<I N)  
    y'wW2U/ 1-  
    设计和优化过程由两步完成： 3o/ a8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 TBfl9Q  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :2gO) 'cD  
     5)i0g  
    8.系统模拟 Q</HFpE  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 "jMnYEG  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 E?o8'r  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 +mv%z3"j;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #T`+~tW'|  
    [+7X&B  
     n}kz&,  
    V7i`vo3Cc  
    9. 初始几何光学设计的结果 YWF<2l.  
    bZfJG^3  
    lB@K;E@r8  
    !PbFo%)  
    nEr, jd~f  
    感兴趣的优化函数 sxa (  
    • 效率满足（>95%） t4uxon  
    • 信噪比不满足（<30db） r{&"]'/X  
    • 杂散光不满足（>5% LK~ 0ck7  
     Z] }@#/ n  
    Z`M Q+  
    >X)G`N@ !  
    =Ybu_>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 -&tiM v  
           8=uljn/  
    =v9;HPiO  
    d a9 *>+[  
     yRDLg c  
    [%:NR  
    感兴趣的优化函数 0T;WN$W|  
    • 效率满足（>95%）  1qF.0  
    • 信噪比满足（<30db） \3/'#  
    • 杂散光满足（<5%） L Jx g  
    ^bGi_YC  
    11.总结 A:Z:&(NtE:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &h-1Z}  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +/tD$  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 k=[R o  
    • 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。 \=~Ap#Mpc4  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #S)*MT4ke  
     
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