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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。 FT.;}!"l  
    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。 y}!}*Qj+/  
    Ae 3:"  
    2．模拟任务 0s8w)%4$  
    =)9@rV&~  
    2^C>orKQ0  
    DOE： FZ^j|2.L*  
    相位型衍射 & !I$  
    光束整形器 }0?\H)/edP  
    直径：2mmx2mm CN, oH4IU  
    形状：圆形 )I`Ma6bX  
    相位级次：16     ',P E25Z  
    6!^&]4  
    vZl]C%  
    3.建模任务：入射光场 }Pn]j7u!  
    { |[n>k   
    V,qc[*_3  
    高斯准直激光光束的光束参数 Kt3 ]r:&J  
    dCkk5&2n  
    • 波长：632.8nm KWH l+p L  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm xf]_@T;  
     +*aZ9g  
    zs~v6y@  
     (+ibT;!]  
    4.建模任务：期望输出光场 kKP<K+hH  
    Dw6mSsC/  
     YXr"  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^N\$oV$  
    n^2p jTkl  
    • FWHM-直径：0.5mm 08TeGUjJ  
    • 边缘宽度：50um mjtmN0^SR  
    • 效率：>95% +__PT4ps  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ')mR87  
    • 杂散光：<5% ^E^Cj;od@  
    _`(WX;sK  
     vz-O2B_u  
    )IH|S5mG?  
    5.设计方案 d1rIU6  
    :]hNw1e  
    ecRY,MN  
    • 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）。 @ysc?4% q  
    • 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）。 <)dHe:  
    %2jRJ  
    /$ :w8  
     X5gI'u  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :ENdF `nC  
     2aR<xcSg  
    EDf"1b{PX  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 88l\8k4r  
    • 用户必须输入所需的信息 t.`&Q|a  
    - 入射场 L" GQ Q  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?8GggJC  
    - 系统参数 v{[:7]b_=  
    - 制造条件 4Lb!Au|Y  
    Jb (CH4|7  
     W#.+C6/  
    -E(0}\  
    7.设计过程 P`xQL  
    4{rqGC /  
     e#t7  
    P< 5v\\  
    fZ5zsm'N  
    gZHuyp(B  
    ZZu{c t9  
    设计和优化过程由两步完成： 6B=: P3Y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !5}u\  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,|RN?1?U  
     H6t'V%Ys  
    8.系统模拟 Qu;cl/&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 00-cT9C3  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9k.5'#  
    • 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。 Id}/(Pkq  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ``?79MJ5  
    y2{uEbA  
     w5+H9R6  
    PptVneujI  
    9. 初始几何光学设计的结果 N|@jHx y  
    r&y0`M  
    2Pm[ kD4E=  
    /f}!G  
    uSgR|b;R]  
    感兴趣的优化函数 0;Oe&Y  
    • 效率满足（>95%） A+w'quXn  
    • 信噪比不满足（<30db） |8q:sr_  
    • 杂散光不满足（>5% 6Lc{SR  
     I?&/J4o:  
    F(?O7z"d  
    RH}i=  
    >'1 h  
    10. 后续IFTA优化后的结果 5(=5GkE)>  
           NHL9qL"qk  
    y<g1q"F  
    ZQk!Ia7  
     { )-8P  
    ) UCc!  
    感兴趣的优化函数 2z9s$tp  
    • 效率满足（>95%） #PkZi(k hv  
    • 信噪比满足（<30db） (yb$h0HN  
    • 杂散光满足（<5%） HSk_'g(\0  
    gHo sPY[  
    11.总结 5MCnGg@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Xwo%DZKN  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ?XbM  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 jQrj3*V  
    • 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。 vh#81}@N7*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Vak\N)=u  
     
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