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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。 )54%HM_$k  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 *'Z B*>  
    \{Q?^E  
    2．模拟任务 M#|dIbns H  
    +[SgO}sF  
    )%!XSsY.N|  
    DOE： Sa19q.~%  
    相位型衍射 uKgZ$-'  
    光束整形器 RwS@I /  
    直径：2mmx2mm GUslPnG  
    形状：圆形 Z|RY2P>E  
    相位级次：16     O;7)Hjwt  
    CK, 6ytB  
    ~4q5 k5.,  
    3.建模任务：入射光场 NEa>\K<\  
    (C]o,7cYS  
    i#%aTRKHd6  
    高斯准直激光光束的光束参数 /?'; nGq  
    Qr  Wj>uR  
    • 波长：632.8nm ;[RZ0Uy=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^5r9 5  
    %e*@CbO$  
    OFje+S  
     }w4QP+ x  
    4.建模任务：期望输出光场 7)h[Zy,A  
    Qp`gswvE  
    :$MG*/Q  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5q "ON)x  
    [pVamE  
    • FWHM-直径：0.5mm Wu)>U  
    • 边缘宽度：50um |lv|!]qAma  
    • 效率：>95% Zw wqSyuGf  
    • 信噪比（SNR）：>30dB !n^OM?.4  
    • 杂散光：<5% 'l,V*5L  
    &~CY]PN.  
     qC'{;ko  
    wgd/(8d  
    5.设计方案 Fd*8N8Pi  
    86 W0rS[5  
    V ]90  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 %4HRW;IU  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 J*9$;  
    HYmn:?H  
    FZ8b7nJ)4m  
     [ Bl c^C{f  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ?ve#} \  
     )?wJF<[_#  
    1yqJwy;X  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 O#Wh TDF"  
    • 用户必须输入所需的信息 &>H!}"Yk  
    - 入射场 <]G]W/eB'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %u;~kP|S%  
    - 系统参数 ,]T2$?|  
    - 制造条件 XV^1tX>f{  
    SM@QUAXO  
     tnLAJ+ -M  
    ^wS5>lf7p  
    7.设计过程 {/pm<k=  
    ul*Qt}  
    yv)ux:P&+  
    4V~?.  
    YtO|D  
    aN(|'uO@  
    /a6Xa&(B  
    设计和优化过程由两步完成： ES40?o*]x  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。  rb{P :MX  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [|l?2j\  
     2<}NB?f`N  
    8.系统模拟 0>zbCubPH  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 S6[v;{xJ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ag@;  
    • 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。 ^i:B+ rl  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 h>Hb `G<  
    U)3DQ6T99  
     'MY/*k7:  
    xp Og8u5  
    9. 初始几何光学设计的结果 i E CrI3s  
    g(4xC7xK6  
    wgw(YU  
    GH[wv<  
    !fj(tPq  
    感兴趣的优化函数 yBI'djL~>  
    • 效率满足（>95%） }3?n~s\)6f  
    • 信噪比不满足（<30db） M}!2H*  
    • 杂散光不满足（>5% ^+g$iM[`f  
     x.q+uU$^  
    2,*M|+W~  
    5ls6t{Ci  
    /d%=E  
    10. 后续IFTA优化后的结果 G\(|N9^:  
           QVtQx>K`  
    M|R b&6O  
    |DsnNk0c  
     *BR^U$,e  
    ,TFIG^Dvq  
    感兴趣的优化函数 O?|gp<=d  
    • 效率满足（>95%） KGg3 !jY  
    • 信噪比满足（<30db） Z4\=*ic@  
    • 杂散光满足（<5%） QqU!Najf  
    r-<F5<H+K@  
    11.总结 LGtIm7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 h2D>;k  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ng_!zrx04  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 G["c\Xux  
    • 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。 XcjRO#s\  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 :ijAqfX  
     
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