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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。 s'Wu \r'  
    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。 C6{\^kG^j2  
    r`GA5 }M  
    2．模拟任务 M=Cl|  
    *'jI>^o  
    cHjnuL0fsy  
    DOE： G=l-S\0@  
    相位型衍射 pDV8B/{  
    光束整形器 |g,99YIv>  
    直径：2mmx2mm ].r~?9'/  
    形状：圆形 N(=Z4Nk5  
    相位级次：16     hX9vtV5L  
    e'0BP,\f_}  
    * faG0le  
    3.建模任务：入射光场 @K=C`N_22  
     -#<AbT  
    [h[@? 8vB  
    高斯准直激光光束的光束参数 GLtd6;V  
    {7Q)2NC  
    • 波长：632.8nm {k8R6l1  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;Qq<5I"y  
    Vc*"Q8aZ~  
    H=v=)cUe[  
     zW9/[Db  
    4.建模任务：期望输出光场 r"xs?P&/$  
    c%@< h6  
    IB\O[R$x  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: N/6! |F  
    g?E8zf `  
    • FWHM-直径：0.5mm @ q:S]YB   
    • 边缘宽度：50um ^n~bx *f  
    • 效率：>95% q@[UeXu?pZ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB !j%MN{#a  
    • 杂散光：<5% =}UcYC6l  
    (j?ckah%V  
     MmQ"z_v  
    8@A}.:  
    5.设计方案 Ym|%ka  
    GW,RE\Q:  
    /^hc8X  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 jT=fq'RK  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Xb2.t^ ]f  
    TY;%nT  
    Nbb2wr9A  
     tE WolO[\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )}lO%B'K  
     d}Xb8SaE%c  
    G3dA`3  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 D=@bPB>  
    • 用户必须输入所需的信息 sZPyEIXie  
    - 入射场 /(8"9Sfm  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） W$xW9u8@+(  
    - 系统参数 U(/8dCyyY  
    - 制造条件 U%)-_ *`z  
    oLIgj,k{*  
     d.$0X/0  
    O-&^;]ieJ  
    7.设计过程 @Nn'G{8OG  
    Qz4Do6#y  
    7:e5l19 uI  
    nxMZd=Y  
    <f#pS[A  
    W:>XXUU  
    {t!Pv 2y<  
    设计和优化过程由两步完成： moRo>bvN~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 TeRH@oI  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 K_F"j!0  
     NA=m<n#  
    8.系统模拟 xX.kKEo"d  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 q.VZP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 hc*tQ2  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ? =G{2E.  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 SZvp %hS0  
    tMH 2  
     vj9'5]!~q  
    _*ar\A`  
    9. 初始几何光学设计的结果 @MP;/o+  
    gg/2R?O]  
    A1n4R  
    k)9+;bKQQ  
    KAgxIz!^-1  
    感兴趣的优化函数 wZVLpF+7  
    • 效率满足（>95%） L7[f-cK2:  
    • 信噪比不满足（<30db） liMw(F2  
    • 杂散光不满足（>5% @r=,: 'Mt  
     t;`ULp~&  
    ~r_2V$sC2  
    a4n5i.;  
    OIDP#K  
    10. 后续IFTA优化后的结果 wjXv{EsMq  
           !j%u wje\  
    3YG%YhevO  
    wg<t*6&'x  
     DMOP*;Uk  
    b=5ZfhIg[  
    感兴趣的优化函数 Xl:.`{5L  
    • 效率满足（>95%） dQ_hlx!J  
    • 信噪比满足（<30db） ]FgKL0  
    • 杂散光满足（<5%） !%[fi[p  
    1Tr%lO5?6  
    11.总结 Xck`"RU<xA  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 51tZ:-1!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 NFF!g]QN  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [8Fn0A  
    • 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。 V"B/4v>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 [^W +^3V  
     
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