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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。 ^iWJqpLe  
    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。 P('bnDU  
    Z>~7|vl  
    2．模拟任务 _zkTx7H  
    "jf_xZ$H-  
    MkWbPm)  
    DOE： J&bMox  
    相位型衍射 I%{ 1K+V/  
    光束整形器 .hjN*4RY  
    直径：2mmx2mm @ V_i%=go  
    形状：圆形 o7^0Lo5Z?  
    相位级次：16     iI;np+uYk  
    8Y_lQfJa  
    (+}44Ldt  
    3.建模任务：入射光场 wScr:o+K>L  
    2Z?l,M~  
    "-\8Y>E  
    高斯准直激光光束的光束参数 ikO9p|J  
    gYloY=.Z$'  
    • 波长：632.8nm qfRrX"  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm g9Ty%|Q7(  
    Fzt7@VNxc  
    !$#5E1:\  
     =}0$|@pl  
    4.建模任务：期望输出光场 39d$B'"<1  
    v3(0Mu0J  
    :\C/mT3xL)  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^V7)V)Z;0  
    \YHl(  
    • FWHM-直径：0.5mm YxGqQO36  
    • 边缘宽度：50um wxN&k$`a  
    • 效率：>95% {Es1bO  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 7X>*B~(R  
    • 杂散光：<5% 5RP5%U  
    24sQon  
     i(*fv(z  
    +??pej]Rp  
    5.设计方案 %/BBl$~ji  
    g`~;"%u7cn  
    ["e;8H[K)%  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 wr~Qy4 ny  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 /B|"<`-H  
    Asy2jw\V  
    q\<NW%KtX  
     x3F94+<n{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 b`ksTO`}x  
     .EvP%A m  
    uJ8FzS>[V  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ;9q$eK%d  
    • 用户必须输入所需的信息 cQsSJBZ[v5  
    - 入射场 y'n<oSB}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） vu&ny&=`  
    - 系统参数 J% ZM V  
    - 制造条件 >U?#'e{qW  
    +{}p(9w@  
     Sy<io@df  
    er2;1TW3E  
    7.设计过程 P@x@5uC2  
    ,b?G]WQrHs  
    tK `A_hC  
    ~#)9Kl7<X  
    9$}> O]  
    b@sq}8YD|z  
    +UX} "m~W  
    设计和优化过程由两步完成： ~}SQLYy7Z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 = )4bf"~8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 wUfPnAD.'  
     r"p"UW9og  
    8.系统模拟 JvaHH!>d/  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %eGD1.R  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 lQ"t#b+  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Z-M4J;J@}  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Bo1 t}#7  
    Zu>CR_C  
     [4@@b"H  
    07:h4beT  
    9. 初始几何光学设计的结果 B B^81{A  
    W)Y:2P<.  
    )bpdj,  
    J7~Kjl  
    KXUJ*l-5  
    感兴趣的优化函数 sDu&9+  
    • 效率满足（>95%） |uX&T`7?-  
    • 信噪比不满足（<30db） ''k}3o.K[  
    • 杂散光不满足（>5% Uo[`AzD3  
     VTi; y{  
    buWF6LFC  
    ]eX(K5 A  
    PWfd<Yf!  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ,S~A]uH'  
           'b+ Tio  
    w;J#+ik  
    a)6?:nY$  
     u/wWD@,  
    k9c`[M  
    感兴趣的优化函数 e`)zR'As  
    • 效率满足（>95%） Tc|+:Usy  
    • 信噪比满足（<30db） G {a;s-OA3  
    • 杂散光满足（<5%） kq(]7jU$[  
    dbF9%I@  
    11.总结 "IWL& cH3  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Lo" s12fr  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 U]ZI_[\'U  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 W=2]!%3#  
    • 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。 #rp)Gc  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 [.;8GMW  
     
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