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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 倒序阅读 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。 NNREt:+kr  
    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。 Yf2+@E  
    W0uM?J\O  
    2．模拟任务 1+PNy d  
    RZ,<D I  
    E6wST@ r  
    DOE： ~1wdAq`'a  
    相位型衍射 2dV\=vd  
    光束整形器 \SHD  
    直径：2mmx2mm n9-q5X^e>  
    形状：圆形 w]+BBGYQKb  
    相位级次：16     ZC\.};.  
    C{I8Pio{b  
    7+Jma!o  
    3.建模任务：入射光场 PB3!;  
    *IO;`k q,;  
    $xn%i\  
    高斯准直激光光束的光束参数 C_khd"  
    3vGaT4TDx  
    • 波长：632.8nm 1-Wnc'(OK  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm K&a]pL6D  
    RxDxLU2kt  
    d=5}^v#4  
     g J[q {b  
    4.建模任务：期望输出光场 >J75T1PH=  
    t%YX-@  
    Bc"}nSjH  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: O t4+VbB6  
    X=c ,`&^  
    • FWHM-直径：0.5mm LXEu^F~{u#  
    • 边缘宽度：50um $v}8lBCr3  
    • 效率：>95% z?) RF[  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $q@RHcj  
    • 杂散光：<5% 63dtO{:4  
    [Jh))DIx  
     6_}){ZR  
    MKh L^c-  
    5.设计方案 CH_Dat >  
    >p#d;wK4_  
     IOES3  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 `q{'_\gVt(  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 SIBIh-L  
    -0J<R;cVs  
    {c EK z\RX  
     u9~V2>r\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 wT AEJ{p  
     r L|BkN  
    VS@W.0/  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ZYt"=\_  
    • 用户必须输入所需的信息 .+~kJ0~Y  
    - 入射场 ^A$XXH '  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） N*)8L[7_;  
    - 系统参数 y42T.oK8c  
    - 制造条件 g:6}zHK  
    Ty`=U>K|  
     !rmo*-=^=  
    (IQ L`3f%  
    7.设计过程 H.G^!0j;  
    +O:pZz  
    $A0]v!P~i-  
    |q b92|?  
    hnL gsz  
    .?)oiPW#  
    4)Wzj4qW  
    设计和优化过程由两步完成： vh3iu +  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Jt^JE{m9%  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +A3\Hj&W  
     iP\&fZY_  
    8.系统模拟 jl%e O.  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 *ww(5 t  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @9P9U`ZP  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 (dnc7KrM  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 'Bn_'w~j{  
    =@/^1.`  
     a_MnQ@  
    fe`G^hV  
    9. 初始几何光学设计的结果 Pb&+(j  
    ^7<mlr  
    gM[ J'DMW  
    1ORi]`  
    *G"#.YvE  
    感兴趣的优化函数 KvOI)"0(  
    • 效率满足（>95%） X(q=,^Mp  
    • 信噪比不满足（<30db） qCT\rZU  
    • 杂散光不满足（>5% *J5euA5=  
     4gt "dfy+  
    +W[#;)ea(  
    ;AA7wK 4  
    I`>%2mP[C  
    10. 后续IFTA优化后的结果 B>2 1A9&  
           _jKVA6_E  
    q)y8Bv|  
    {/!"}{G1e  
     |VF"Cjw?  
    ,B>b9,~3a  
    感兴趣的优化函数 < R%6L&  
    • 效率满足（>95%） ;P#*R3   
    • 信噪比满足（<30db） RIx6& 7$  
    • 杂散光满足（<5%） 2{: J1'pC  
    S*@0%|Q4r  
    11.总结 hvZR4|k>  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 l~c> jm8.  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 V2skr_1  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 z3LPR:&Z  
    • 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。 }f*S 9V  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 nL~ b   
     
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