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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。 _6wFba@>/n  
    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-7^o@y  
    .l@xsJn  
    2．模拟任务 }!6\|;Qsz,  
    a{[x4d,z  
    1&e} ms  
    DOE： qu|B4?Y/CR  
    相位型衍射 ,Jd ',>3  
    光束整形器 D}v mwg@3  
    直径：2mmx2mm A]XZnQ  
    形状：圆形 QcgfBsv96  
    相位级次：16     .w]GWL  
    < P`u}  
    )KP5Wud X  
    3.建模任务：入射光场 _)\c&.p]f  
    ;&ASkI  
    }Q";aU0^  
    高斯准直激光光束的光束参数 48Mpf=f`  
    KCWc`Oz  
    • 波长：632.8nm Ntbg`LGf'!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm uJ6DO#d`P  
    aXL{TD:]  
    U4cY_p?  
     sVl-N&/  
    4.建模任务：期望输出光场 +). 0cs0k5  
    g H G  
    {uHU]6d3qy  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 0=K9`=5d0  
    9ksE>[7  
    • FWHM-直径：0.5mm ca>Z7qT!  
    • 边缘宽度：50um &\Amn?Iq  
    • 效率：>95% z(H^..<!5  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~ {Mn{  
    • 杂散光：<5% G>q(iF'  
    ezMI \r6  
     ?yj6CL(,  
    P><o,s"v  
    5.设计方案 PTEHP   
    _vZ"4L+Iw+  
    W16,Alf:  
    • 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）。 LU9A#  
    • 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）。 'z$Q rFW  
    HvVts\f  
    39=1f6I1  
     65Cg]Dt71  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 B` k\EL'  
     kSDZZx  
    _N@ro  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +Xemf?  
    • 用户必须输入所需的信息 )4&cph';  
    - 入射场 Dre]AsgiV  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ]GRWnif  
    - 系统参数 Y_QH&GZ  
    - 制造条件 ? 8LXP  
    kP?KXT3y  
     O/<K!;(@?  
    *q1%IJ  
    7.设计过程 V#`fs|e;y  
    WAS U0  
    $bsG]  
     ?!`=X>5  
    7bV{Q355P  
    ETXZ?\<a5  
    #/Eb*2C`b  
    设计和优化过程由两步完成： dS<C@(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 uNHF'?X  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 8A+SjJ4$  
     T16{_  
    8.系统模拟 4Z/Q=Mq2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `YI f_a{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ruazOmnn~  
    • 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。 %y%j*B!%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 o!!yd8~*r  
    iV eC=^1  
     .Fa4shNV  
    (owrdPT!  
    9. 初始几何光学设计的结果 P`e!Z:  
    &w1P\4?G  
    0JJS2oY/  
    nVI! @qW  
    |\g5+fv9  
    感兴趣的优化函数 !ki.t  
    • 效率满足（>95%） $.[#0lCI  
    • 信噪比不满足（<30db） =%> oR  
    • 杂散光不满足（>5% 3dRr/Ilc  
     =F;.l@:  
    f`&dQ,;  
    d:i;z9b@to  
    Ix(><#P  
    10. 后续IFTA优化后的结果 f0BdXsV#g  
           *Otg*, \  
    {Pc<u gfl  
    ZE/o?4k*c1  
     ^tCd L@$AS  
    Co3:*nbRv  
    感兴趣的优化函数 @`,1:  
    • 效率满足（>95%） C|?o*fQ  
    • 信噪比满足（<30db） ,-OCc!7K  
    • 杂散光满足（<5%） 3hK#'."`N  
    ;JRs?1<='  
    11.总结 w-0mzk"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 | a# f\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 XB_B4X1R  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *<u2:=_s  
    • 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。 bpxeznz  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &|`C)6[C  
     
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