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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。 2{Lc^6i(t  
    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。 4$#ia F  
    S7\jR%p b  
    2．模拟任务 =V4_DJ(&  
    /ux#U]x  
    +k"8e?/e.  
    DOE： [Nzg 8FP  
    相位型衍射 /E1c#@  
    光束整形器 ok W)s*7  
    直径：2mmx2mm .bl/At3A  
    形状：圆形 c~u F  
    相位级次：16     +[go7A$5  
    rea}Uq+po  
    GCmVmOdKr  
    3.建模任务：入射光场 F$pd]F!#  
    _jI)!rfb  
    we@En .>f  
    高斯准直激光光束的光束参数 \6PIw-)  
    2%, ' }Bus  
    • 波长：632.8nm 8`R}L  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^a0 -5  
    r  E *u  
    '}[L sU  
     QSQ\@h;E  
    4.建模任务：期望输出光场 Kps GQM  
    ;|e 0{Jrz  
    mf_ 9O  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: )6S}O* 1  
    h4xf%vA(;  
    • FWHM-直径：0.5mm mJ#B<I'  
    • 边缘宽度：50um ;`Ch2b1+  
    • 效率：>95% EYj2h .k  
    • 信噪比（SNR）：>30dB nJ`a1L{N  
    • 杂散光：<5% ? Gu_UW  
    pHbguoH,  
     lb XkZ,  
    iZqFVr&JF  
    5.设计方案 N`^W*>XB  
    6xQe!d3>s3  
    XzwQ,+IAr  
    • 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）。 ^)K[1]"uM  
    • 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）。 ?^A:~"~  
    AZ@Zo'  
    [A/+tv  
     Z["nY&.sI  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 kj"_Y"q=  
     vxfh1B&  
    9fLP&v  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 CX2q7azG  
    • 用户必须输入所需的信息 PL2Q!i`[o  
    - 入射场 D,R2wNF  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ])";Z  
    - 系统参数 tqk6m# @(  
    - 制造条件 Bc ,z]  
    @(5RAYRV  
     ,#FH8%Yf  
    u,k8i:JY  
    7.设计过程 w%u[~T7OI  
    M L_J<|,J  
    CU M~*  
    d-2I_ )9  
    G+yz8@  
    43]&SXprH  
    FnU;n  
    设计和优化过程由两步完成： ?UZ yu 4O%  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 f3&//h8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 r_CN/a  
     Ceb i9R[  
    8.系统模拟 g5'bUYsa  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Z ' 96d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 I>zn$d*0  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 J(*"S!q)6  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6E&&0'm  
    O/"&?)[v  
     gVWLY;c 3}  
    'vClZGQ1  
    9. 初始几何光学设计的结果 ?5M2DLh~  
    4r!40^:2  
    Sgy~Z^  
    L{Zy7O]"d  
    HAdm,  
    感兴趣的优化函数 ^(B*AE.  
    • 效率满足（>95%） sZ$ ~abX  
    • 信噪比不满足（<30db） t:n|0G(  
    • 杂散光不满足（>5% $ {"St&(  
     \Ki#"%S  
    h2snGN/{Hb  
    #bH[UId[  
    rrq-so1u}  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ^9E(8DD  
           P;[mw(  
    XcneH jpR  
    w+D5a VJ  
     2%H( a)  
    8h 2?Q  
    感兴趣的优化函数 r}bKVne  
    • 效率满足（>95%） 9|DC<Zn&B#  
    • 信噪比满足（<30db） EpMEA1=&  
    • 杂散光满足（<5%） Grv|Wuli  
    k$/].P*!  
    11.总结 4'*K\Ul).H  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Reo0ZU>  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 &Gl&m@-j  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 85]UrwlA4  
    • 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。 @x4Dt&:"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 2 {0VyLx  
     
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