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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。 H/{@eaV  
    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。 zH~P-MqC  
    r{.pXf  
    2．模拟任务 4wSZ'RTSR  
    gfK_g)'2U  
    ow \EL  
    DOE： U^KWRqt  
    相位型衍射 _{`Z?lt  
    光束整形器 ht%qjE  
    直径：2mmx2mm b[:,p?:@  
    形状：圆形 iz=cjmV?  
    相位级次：16     (W h)Ov"  
    fJ8>nOh  
    _]5UuIMl  
    3.建模任务：入射光场 `F/R:!v  
    KS8@A/f  
    kKlNhP(  
    高斯准直激光光束的光束参数 ufk2zL8y  
    nT> v  
    • 波长：632.8nm l1T`[2  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm MxpAh<u!vF  
    L'Cd` .yVO  
    )yyH_Ax2  
     G4c@v1#%.  
    4.建模任务：期望输出光场 #qVTB@d  
    ?Ojv<L-f.:  
    D4c'6WGb@  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: B{=DnB6  
    ].rKfv:  
    • FWHM-直径：0.5mm 'nPI zK<v  
    • 边缘宽度：50um B0yJ9U= Fj  
    • 效率：>95% 8TpYt)]S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB GcN}I=4|  
    • 杂散光：<5% N4;g"k b  
    K9ia|2f  
     g^ ?G)>  
    d,?D '/  
    5.设计方案 )w4U]inJ$"  
    a0)w/A&  
    P Ptmh. }e  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 E] g Lwg9K  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 lZRO"[<  
    sxr,] @  
    lF64g  
     &iWTf K7  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 `^/8dIya  
     .'o=J`|  
    CN(-Jd.b  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 - c>Vw&1  
    • 用户必须输入所需的信息 kttJTP77t  
    - 入射场 h._eP.W`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2p9^ =  
    - 系统参数 iPl,KjGk  
    - 制造条件 I`oJOLV  
    9IXy96]]6  
     ~zfF*A  
    A-L1vu;  
    7.设计过程 &Ih }"  
    iLv -*%%  
    6h5g!GQD  
    5|0/$ SWd*  
    517"x@6Q  
    _O}U4aGMTC  
    F(.`@OO  
    设计和优化过程由两步完成： BegO\0%+  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 oJNQdW[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :Ni#XZ{F-/  
     YGPb8!  
    8.系统模拟 z\<,}x}V  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 4A"nm6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ?8kFAf~  
    • 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_/f}.K  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #Pk{emYW  
    F|6"-*[RS  
     I}u\ov_Su  
    5\zR>Tg".  
    9. 初始几何光学设计的结果 s%y<FXUj  
    evZP*N~G  
    0kCo0{+n  
    ':}9>B3 S  
    K:-jn}i?/  
    感兴趣的优化函数  .?CaU  
    • 效率满足（>95%） +d LUq2  
    • 信噪比不满足（<30db） Wn6m$=  
    • 杂散光不满足（>5% uSYI X  
     H (K!{k  
    2hNl_P~z1u  
    8J&9}@y  
    x1`w{5;C 2  
    10. 后续IFTA优化后的结果 q&[G^9  
           d , g~.iS~  
    c}$>UhLe  
    =Bc{0p*  
     O[$X36z  
    kD+#|f  
    感兴趣的优化函数 tk -)N+M.  
    • 效率满足（>95%） QZ(O2!Mg  
    • 信噪比满足（<30db） &k|EG![  
    • 杂散光满足（<5%） v -)<nox  
    Uu+ibVM$  
    11.总结 ; Yc\O:Qq  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ^m D$#  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~X2 # z |  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 e`][zx  
    • 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。 gktlwiCZ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 L-U4 8 i  
     
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