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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。 Ctbc!<@o  
    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。 Kf#iF*  
    <6&Z5mpm$w  
    2．模拟任务 nd"$gi  
    "~q~)T1Z  
    `SQobH  
    DOE： ?Kg_bvoR  
    相位型衍射 Q_`EKz;N{  
    光束整形器 b+$E*}  
    直径：2mmx2mm [e o=  
    形状：圆形 1[!7xA0j  
    相位级次：16     kAs=5_?I  
    O*yA50Cn  
    5| Oj\L{  
    3.建模任务：入射光场 [U:P&)  
    R`M@;9I.@  
    #'y&M t  
    高斯准直激光光束的光束参数 u7  
    a,h]DkD  
    • 波长：632.8nm wli H3vA_  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm  |CAMdU  
    /vpwpVHIpG  
    =s9*=5r8  
     xT-`dS0u  
    4.建模任务：期望输出光场 (9b%'@A@m  
    -/:K.SY,  
    =t %;mi,M  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: N~P1^x~  
    @sUec  
    • FWHM-直径：0.5mm BS%pS(  
    • 边缘宽度：50um ^%0^DN  
    • 效率：>95% F`1J&S;C  
    • 信噪比（SNR）：>30dB |uI~}pSG  
    • 杂散光：<5% c]"w0a-`^@  
    9CAu0N5<  
     6{I6'+K~  
    ! F<::fN  
    5.设计方案 Ii<k<Bt,  
    & Zjs  
    cPkP/3I]h  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 {^k7}`7,  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 pG22Nx  
    sRZ?Ilua6  
    WJ,?5#  
     = ?BhtW  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 AR{$P6u!%|  
     8#[2]1X^8  
    o#WECs>  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ]x(6^:D5  
    • 用户必须输入所需的信息 5Pf)&iG  
    - 入射场 egH,7f(yP  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） lbPn<  
    - 系统参数 '}:(y$9.`  
    - 制造条件 gX*j|( r  
    U;0:@.q  
     wPq9`9 #  
    -2'+GO7G  
    7.设计过程 *j=58d`n  
    ""Oir!4  
    Qg0%r bE  
    ZXXJ!9-&+J  
    :yTr:FoF  
    HD3WsIim*  
    X_!km-{  
    设计和优化过程由两步完成： <~aKwSF[wW  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &PMfAo^  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 4iZg2"[D  
     &%g$Bi,G  
    8.系统模拟 f>e0 l'\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `\'V]9wS  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 f'*/IG  
    • 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。 w`fbUh6/  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 d[  _@l  
    :*^aSPlV  
     Jfo'iNOu  
    sLFZ 61rT  
    9. 初始几何光学设计的结果 j-VwY/X  
    $$EEhy  
    ~gHn>]S0  
    x-W~&`UU  
    u /DE  
    感兴趣的优化函数 j@Pd" Z9  
    • 效率满足（>95%） HXC\``E  
    • 信噪比不满足（<30db） 6J@,bB jVz  
    • 杂散光不满足（>5% VMe  
     Uq`6VpZ  
    4O.R=c2}7>  
    k_uI&,  
    oE6`]^^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !"&-k:|g  
           8 nL9#b  
    D u T6Od/f  
    |QMmF"0  
     5#s],h  
    2,^ > lY  
    感兴趣的优化函数 '.<c[Mp  
    • 效率满足（>95%） 2`j{n \/  
    • 信噪比满足（<30db） 0pG + yec  
    • 杂散光满足（<5%） (:O6sTx-hE  
    )WW*X6[k  
    11.总结 B}.:7,/0  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {`e-%<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 l9OpaOVfJ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Hc[@c)DH  
    • 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。 3 S*KjY'@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 d{t@+}0.u  
     
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