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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。 '<35XjW  
    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。 +Xg]@IS-eg  
    HJn  
    2．模拟任务 3 oG5E"G  
    O#e'.n!rI  
    N!fTt,  
    DOE： Wy2 pa #Q  
    相位型衍射 b@yGa%Gz@  
    光束整形器 $RYsqX\v  
    直径：2mmx2mm Xy>+r[$D:  
    形状：圆形 Q599@5aS  
    相位级次：16     ]y:ez8RFPU  
    %z(nZ%,Z  
    2^}E!(<  
    3.建模任务：入射光场 m&H@f:  
    Lwg@*:`d  
    T-: @p>  
    高斯准直激光光束的光束参数 CCp8,  
    J8T?=%?=  
    • 波长：632.8nm c:/ H}2/C  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Wq+6`o  
    eJ+uP,$  
    [HKTXF{n  
     (qDu|S3P  
    4.建模任务：期望输出光场 `|1#Vuk  
    D=w5Lks  
    Q.q'pJ-  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ov{  
    Wb_'X |"u  
    • FWHM-直径：0.5mm wz-#kH5?  
    • 边缘宽度：50um ;_.%S*W\  
    • 效率：>95% #)aUKFX  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4v"9I(  
    • 杂散光：<5% [dK5kO  
    <_S>-;by  
     _`/: gkZS  
    1]L 0r  
    5.设计方案 bIR AwktD  
    u;fD4CA  
    T9@W,0#  
    • 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）。 ?I6us X9$  
    • 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）。 )F\tU  
    HMQi:s7%  
    m'))prl  
     M(l>^N8W8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 m"{D}(TA  
     JsfX&dX0  
    8._ A[{.f  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 GZ.F q  
    • 用户必须输入所需的信息 8y-Sd\0g  
    - 入射场 hJavi>374  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ##gq{hgjb$  
    - 系统参数 pXfg{2  
    - 制造条件 _H:mBk,,  
    "T`Q,  
     vJheM*C  
     vO 85h  
    7.设计过程 Le&SN7I  
    S H"e x,=  
    STDT]3.  
    B 4pJg  
    (x{6N^J.t  
    ~ kdxJP"  
    \ /3Xb  
    设计和优化过程由两步完成： >tfy\PY:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 X>C l{.  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 N`FgjnQ`  
     wI!>IV(5  
    8.系统模拟 |IbCN  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 K&zp2V  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 k_p4 f%9  
    • 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。 B'( /W@  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (Kl96G<Wej  
    nE!h&}(  
     A.a UWh  
    K5O8G  
    9. 初始几何光学设计的结果 vf=b5s(7Q  
    8+ P)V4}  
    }<y-`WB  
    teO%w9ByY  
    }g1V6 `8&  
    感兴趣的优化函数 Ww9%6 #i t  
    • 效率满足（>95%） `GsFvxz  
    • 信噪比不满足（<30db） EV}c,*);y  
    • 杂散光不满足（>5% C NDf&dzX8  
     %?gh;? GD  
    & 5!.!Z3  
    Zi&qa+F  
    *~~&*&+  
    10. 后续IFTA优化后的结果 r=Up-(j  
           $q_e~+SXT  
    dg9 DBn#  
    E1(2wJ-3"  
     bL: !3|M  
    {\!_S+}{  
    感兴趣的优化函数 a}~Xns  
    • 效率满足（>95%） W,<P])  
    • 信噪比满足（<30db） AV"fOK;#A  
    • 杂散光满足（<5%） tDF=Iqu)a  
    r|U'2+vn  
    11.总结 Bvke@|]kW  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 yi7m!+D3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %E\&9,  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2&st/y(hs  
    • 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。 bo]xah|."j  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 OF^:_%c/  
     
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