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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。 ~)]} 91p  
    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。 zsQoU&D 5  
    LIpEQ7;  
    2．模拟任务 EL{vFP  
    [(mlv42"  
    $)Bg JDr  
    DOE： =;L*<I  
    相位型衍射 j`>^1Q  
    光束整形器 5Av=3[kh"%  
    直径：2mmx2mm BlC<`2S  
    形状：圆形 7jG(<!,  
    相位级次：16     vqdX^m^PY  
    ]uh3R{a/  
    `BXS)xj  
    3.建模任务：入射光场 R9o-`Wz  
    Gh( A%x)  
    HIvZQQW|  
    高斯准直激光光束的光束参数 F5T3E?_  
    gzn^#3b  
    • 波长：632.8nm T6BFX0$  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm lS5ny  
    {S.>BXX  
    vGd1w%J-  
     zTm]AG|0  
    4.建模任务：期望输出光场 y/_XgPfWU  
    "&+3#D >  
    V9%aBkf8w  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: QG gF|c7  
    /bRg?Q  
    • FWHM-直径：0.5mm L:&k(YOBA  
    • 边缘宽度：50um 8{ c!).  
    • 效率：>95% HLK@xKD<  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Sm{>rR  
    • 杂散光：<5% t#E}NR  
    fxQN+6;  
     # TkR  
    A<MtKb  
    5.设计方案 H*I4xT@  
    2[yBD-":  
    Am4lEvb  
    • 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）。 %eWqQ3{P]  
    • 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）。 ))h6~1`  
     ZI>km?w  
    JCniN";r[  
     LRb, VD:/Y  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~.g3ukt  
     B 9dt=j3j2  
    [5d2D,)  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 clO,}Ph>  
    • 用户必须输入所需的信息 J>vMo@  
    - 入射场 *?p|F&J  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 4Ft1@  
    - 系统参数 ?=Pd  
    - 制造条件 6=GZLpv  
    j7QX ,_Q  
     vG41Ck1  
    (=x"Y{%  
    7.设计过程 o2H1N~e#c  
    },$0&/>ft  
    ` |Z}2vo;j  
    tfO#vw,@  
    si4-3eC  
    l,|%7-  
    F'RUel_%  
    设计和优化过程由两步完成： 3INI?y}t   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 l:B;zi`)oB  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 pL1i|O  
     : esg(  
    8.系统模拟 $^/0<i$   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 6aft$A}XnD  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )eeN1G`rDE  
    • 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。 ] ,etZ%z&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ~EiH-z4U  
    7j<e)"  
     \*T"M*;  
    }ET,ysa  
    9. 初始几何光学设计的结果 UPU+ver  
    ChrY"  
    vsB*rP=  
    }j5 a[L  
    ` TqSQg_l  
    感兴趣的优化函数 koG{ |elgB  
    • 效率满足（>95%） ;r\(p|e  
    • 信噪比不满足（<30db） sUkm|K`#  
    • 杂散光不满足（>5% c,EBF\r8*  
     I5ss0JSl/  
    )}v 3q6?_  
    -;(Q1)&  
    '=E9En#@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 5/><$06rq  
           F t&+vS  
    unl1*4e+  
    @r^!{  
     pE]?x $5U  
    rt-\g1x  
    感兴趣的优化函数 b]Kk2S/  
    • 效率满足（>95%） F'P Qqb{  
    • 信噪比满足（<30db） jjs&`Fy,  
    • 杂散光满足（<5%） YB))S!;Ok  
    Nt`b;X&  
    11.总结  cc=gCE  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "bQ[CD  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 fG LG$b  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 or*HC&c7  
    • 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。 t !`Jse>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 b8KsR=]4I  
     
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