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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。 %+gK5aVab  
    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]MB/\gj  
    .Y`;{)  
    2．模拟任务 nD#QC=}  
    nSR7$yS_  
    1j4tR#L  
    DOE： fib#)KE  
    相位型衍射 :qlcN@_  
    光束整形器 DD$YMM  
    直径：2mmx2mm b&]_5 GGc  
    形状：圆形 :]]#X ~J  
    相位级次：16     `hpX97v  
    uUmkk  
    q%&JAX=  
    3.建模任务：入射光场 *BdKQ/Dk  
    k9Pwf"m|](  
    QT`|"RI%  
    高斯准直激光光束的光束参数 oyfY>^bs  
    Ov<EOK+^  
    • 波长：632.8nm m+m2<|%x  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm IZ2(F,{o  
    kz30! L  
    ^\"@r%|  
     zvEofK  
    4.建模任务：期望输出光场 STln_'DF'  
    OS - Xh-:z  
    [T}Lq~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Hs6?4cgj  
    c2E*A+V#u  
    • FWHM-直径：0.5mm ~9ZW~z'  
    • 边缘宽度：50um rm}%C(C{J  
    • 效率：>95% IJ[r!&PY  
    • 信噪比（SNR）：>30dB =(aA`:Nl  
    • 杂散光：<5% qnc?&f  
    a%g|E'\Jw  
     \5 S^~(iL  
    7oWT6Qa5  
    5.设计方案 ./l^Iz&0  
    m.6O%jD  
    \-`,fat  
    • 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）。 70Z#Ej  
    • 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）。 iY[+BI:  
    6< hE]B)  
    Ga$J7 R  
     U\'HB.P\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 |&49YQ  
     on^m2pQ *p  
    -ZVCb@%  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 s;!_'1pi@  
    • 用户必须输入所需的信息 -Z(='A  
    - 入射场 q}xYme4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） zhdS6Gk+  
    - 系统参数 9\ulS2d  
    - 制造条件 cfZ$V^xM  
    {VmJVO]S  
      Gv(?u  
    {9 .sW/  
    7.设计过程 nDU=B.?E{O  
    U0J_ 3W  
    /$=<"Y7&g  
    I%<LLkQ  
    , RKl  
    a #`Y(R'  
    ;Pw\p^wz  
    设计和优化过程由两步完成： CM`B0[B  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 xQ0.2[*5  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &l8eljg  
     C{<H)?]*BF  
    8.系统模拟 $*')Sma  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 H_n Ilku  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Cm"7f !(#  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 )q|a Sd  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "p@EY|Zv%I  
    q).[" fSV  
     EA``G8Vn>  
    <zWMTVaC  
    9. 初始几何光学设计的结果 q@=3`yQ  
    %o  
    e2_p7   
    MLT ^7'y  
    Q)[DSM  
    感兴趣的优化函数 IY"+hHt  
    • 效率满足（>95%） vrq5 +K&||  
    • 信噪比不满足（<30db） IQ\5!e  
    • 杂散光不满足（>5% ia#8 ^z  
     K6EG"Vv!  
    S&J>15oWM`  
    5q,ZH6\ {  
    OB4nE}NO  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "$#<+H>O  
           ty\F~]Oo  
    *!r"+?0gN  
    #ZyY(S1.  
     $W;f9k@C!  
    5V*R  Dh  
    感兴趣的优化函数 q|ZzGEj:OV  
    • 效率满足（>95%） ( yK@(euG  
    • 信噪比满足（<30db） ) #l&BV5  
    • 杂散光满足（<5%） tjg?zlj  
    M(U<H;Csk  
    11.总结 LsxRK5   
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 QAzwNXE+  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 VOSq%hB  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 E_ D0Nm%n  
    • 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。 -q30tO.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Q2Dh(  
     
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