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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。 i!czI8  
    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。 PiH#9X B  
    *jW$AH  
    2．模拟任务 C8G['aQ  
    , H[o.r=  
    hR{Fn L  
    DOE： !EKF^n6  
    相位型衍射 uNx3us-  
    光束整形器 mfx 'Yw*{  
    直径：2mmx2mm  &$+yXN  
    形状：圆形 O9>/ WmLe  
    相位级次：16     9CL&tpqv f  
    Tp0Tce/  
    %|,j'V$  
    3.建模任务：入射光场 &'|bZms g  
    `,7BU??+u  
    C(gH}N4  
    高斯准直激光光束的光束参数 J\ 3~  
    .+M4P i  
    • 波长：632.8nm j4NS5  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &_-~kU1K^  
    cxmr|- ^  
    %l5J  
     52%.^/  
    4.建模任务：期望输出光场 (nV/-#*  
    8}S|iM  
    4z$ eT  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: khEHMvVH  
    a{)"KAP  
    • FWHM-直径：0.5mm ~i(*.Z) \  
    • 边缘宽度：50um _|s{G  
    • 效率：>95% 3[Z?`X  
    • 信噪比（SNR）：>30dB #FeM.k6  
    • 杂散光：<5% fd)}I23Q'  
    ;xj^*b  
     |:EUh  
    D%BV83S   
    5.设计方案 g4~{#P^i  
    \s)j0F)  
    -aec1+o  
    • 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）。 ,D#~%kq~  
    • 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）。 _/PjeEm $p  
    q|Ga   
    e+&/ Tq'2  
     r?[Zf2&  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 XfY]qQP  
     W}T$Z  
    #&$4tTl  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 *VL-b8'A<  
    • 用户必须输入所需的信息 7j@TW%FmV\  
    - 入射场 -o=qYkyLK  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :@n e29,}  
    - 系统参数 O*c +TiTb  
    - 制造条件 >pn?~  
    :]?I|.a  
     B?Pu0 _|s  
    %)]{*#N4  
    7.设计过程 `+i<:,z-gs  
    g.z/%Lp K  
    AC 3 ;i  
    m:K/ )v*  
    1vQ*Br  
    ]Wfnpqc^  
    ;[%AeN5W  
    设计和优化过程由两步完成： cp]\<p('A  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 C !uwD  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 E Xo"F*gW  
     k}JjSt1_A;  
    8.系统模拟 &Tl3\T0D  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5J1,Usm  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 esFBWJ  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ]BX|G`CCc  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 gX]?`u  
    [_CIN  
     ALPZc:  
    ~kF^0-JZY  
    9. 初始几何光学设计的结果 !.kj-==s{7  
    joYj`K  
    7!z0)Ai_>=  
    td{$ c6  
    v-g2k_ o|  
    感兴趣的优化函数 _18) XR  
    • 效率满足（>95%） [N.4 i" Cd  
    • 信噪比不满足（<30db） ,uK }$l  
    • 杂散光不满足（>5% %n T!u!#  
      ig jr=e  
    ?3"lI,!0  
    P;][i|x  
    ZC@Pfba[`  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ,n^{!^JW  
           V+-%$-w>  
    r ",..{  
    D8G5,s-.  
     RQ!kVM@  
    MBp%TX!  
    感兴趣的优化函数 ;",W&HQbE  
    • 效率满足（>95%） 2w+w'Ag_R  
    • 信噪比满足（<30db） g-Vxl|hR  
    • 杂散光满足（<5%） F7x]BeTM  
    B[epI3 R  
    11.总结 'de&9\  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &M&*3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 cY0NQKUk~  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3c}@_Yn  
    • 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。 o7;lR?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 fX2sjfk  
     
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