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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。 Nxm^jPM 0  
    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。 cn ~/P|B[  
    ke2zxX2 f  
    2．模拟任务 .(J~:U  
    e1<9:h+  
    ~ 3!yd0 [k  
    DOE： YCPU84f  
    相位型衍射 1tZ7%0R\g]  
    光束整形器 _cc3 7[  
    直径：2mmx2mm hkpS}*L9o  
    形状：圆形 et`1#_o  
    相位级次：16     @23?II$=@  
    B~ ?R 6  
    "]SA4Ud^  
    3.建模任务：入射光场 $)YalZ  
    SO|!x}GfI  
    q1^bH 6*fl  
    高斯准直激光光束的光束参数 dDg[ry  
    YD9|2S!G  
    • 波长：632.8nm *P01 yW0  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm "g5<jp  
    2%?Kc]JY9  
    t f3R  
     #x+7-hi  
    4.建模任务：期望输出光场 (^HU|   
    sB@9L L]&|  
    d53Eu`QW?  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o[aP+O Md  
    $6l^::U  
    • FWHM-直径：0.5mm M!`&Z9N  
    • 边缘宽度：50um SpO%nZ";g8  
    • 效率：>95% t5aX9WIW  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Cl8S_Bz  
    • 杂散光：<5% x'v-]C(@  
    |4C5;"Pc  
     Z!+n/ D-1  
    ,.HS )<B  
    5.设计方案 3,"G!0 y.  
    s?JOGu  
    @ N@ !Q  
    • 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）。 j6d{r\!$4  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 no$X0ia  
    5yL\@7u`  
    *DgRF/S  
     3o2x&v  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 >:bXw#w]  
     =B{B ?B"r  
    Ofc u4pi  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 w5+(A_  
    • 用户必须输入所需的信息 *x/H   
    - 入射场 (GoxiX l  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） yRivf.wH  
    - 系统参数 mwMcAUD]2  
    - 制造条件 I.gF38Mx  
    WR9-HPF  
     #z61 I"kU  
    D4T42L  
    7.设计过程 V)fF|E~0  
    rMoz+{1A  
    @x^/X8c(p  
    Hf +oG  
    ^KJi |'B  
    |&MO us#v  
    !S'!oinV  
    设计和优化过程由两步完成： L0R$T=~%)  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )43z(:<  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 GM Y[Gd  
     *^iSP(dg  
    8.系统模拟 C{G;G@/7  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _n0NE0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 j|>^wB  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。  e**5_L  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ;*{Ls#  
    OD~yIV  
     9aYVbq""  
    QBCEDv&j  
    9. 初始几何光学设计的结果 3U! l8N2  
    BxiR0snf0q  
    <OrQbrWQa  
    On(.(7sNc  
    Q yhu=_&  
    感兴趣的优化函数 Rw<O%i5/d  
    • 效率满足（>95%） ~ %Ij5PD  
    • 信噪比不满足（<30db） zhe~kI  
    • 杂散光不满足（>5% xJin %:O  
     PB)vE  
    )=!|^M  
    {*"\6 8e  
    e35")z~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 L/)eNZ  
           E;YD5^B  
    dpT?*qLM  
    "g/UpnH  
     &{bNa:@  
    iM$iZ;Tp  
    感兴趣的优化函数 4YXp,U  
    • 效率满足（>95%） hP_{$c{4:g  
    • 信噪比满足（<30db） #@ F   
    • 杂散光满足（<5%） 9fYof  
    /Ri-iC >  
    11.总结 ($!g= 7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 @P">4xVX{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 55Xfu/hQ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 8mC$p6Okd  
    • 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。 Z ?ATWCa  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (rQ)0g@  
     
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