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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。 \CDAFu#  
    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。 sgD@}":m  
    e00RT1L  
    2．模拟任务 %Au T8  
    +O,V6XRr  
    yq!CWXZ2  
    DOE： i(z+a6^@|  
    相位型衍射 35}P0+  
    光束整形器 $Q#?`j  
    直径：2mmx2mm ^|r`"gOJ3  
    形状：圆形 tRkrV]K  
    相位级次：16     ~V!EtZG$  
    O${r^6Hh  
    #'#4hJ*YC  
    3.建模任务：入射光场 HoMQt3C  
    \2(MpB\_6!  
    A?\h|u<  
    高斯准直激光光束的光束参数 #%qqL  
    D . 77WjwQ  
    • 波长：632.8nm +OKA_b"wB  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm rT o%=0P  
    p-a]"l+L  
    ADTU{6UPS  
     =SA 4\/  
    4.建模任务：期望输出光场 ?Z5$0-g'hU  
    DCz\TwzU  
    sek6+#|=  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: LxIuxt=X|p  
    Xx=K?Z?3.  
    • FWHM-直径：0.5mm B6-AIPb  
    • 边缘宽度：50um FyQOa)5  
    • 效率：>95% D5}DV  
    • 信噪比（SNR）：>30dB _Wq7U1v`  
    • 杂散光：<5% kWI]fZ_n  
    imC&pPBB/G  
     :u,2" ]  
    cPx66Dh&  
    5.设计方案 \%Pma8&d  
    o@Dk%LxP  
    F>p%2II/  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 AsV8k _qZL  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 <?{ SU   
    ))c*_n  
    SB5@\^  
     hg(KNvl  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9c#L{in  
     "X\q%%P=?  
    bDxPgb7N=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 \ro~-n+o  
    • 用户必须输入所需的信息 h]G6~TYI5  
    - 入射场 :k Rv  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A;K{&x  
    - 系统参数 FA5k45w L  
    - 制造条件 QSO5 z2|  
    B(HNB\3u  
     f J,8g/f8  
    :0i#=ODR  
    7.设计过程 K+(m'3`  
    y}s 0J K  
    b#bO=T$e-  
    #sozXza\G  
    7N&3FER  
    JI28}Cxs0  
    RXIH(WiK  
    设计和优化过程由两步完成： W+fkWq7`Xx  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }s8*QfK>  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Z3&XTsq  
     M)bC%(xJ  
    8.系统模拟  ."$=  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 T1Ln)CS?9  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 DR#3njjEC  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 sIP6GWK$  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9 &?tQ"@x  
    +9& ulr  
     Xmw2$MCB  
    6EW"8RG`  
    9. 初始几何光学设计的结果 p;)klH@X  
    Br?++\  
    ZVCv(J  
    5k!(#@a_T  
    +LvZ87O^~  
    感兴趣的优化函数 D(W7O>5vQ2  
    • 效率满足（>95%） KV3+}k  
    • 信噪比不满足（<30db） |wl")|b%  
    • 杂散光不满足（>5% *;~{_Disz  
     *{L<BB^  
    J{v6DYhi  
    4.$hHFqS^5  
    vErbX3RY2  
    10. 后续IFTA优化后的结果 _ ;v _L  
           HvL9;^!  
    K1qY10F:_  
    (rCPr,@0  
     ?j ;,q  
    [9##Kb  
    感兴趣的优化函数 w^vK7Z 1$  
    • 效率满足（>95%） YjMbd?v  
    • 信噪比满足（<30db） DXw9@b  
    • 杂散光满足（<5%） 'SXpb?CZ  
    Wl^/=I4p#  
    11.总结 4%Wn}@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *PA1iNdKS  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 o7Z#,>`2  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 M 2U@gC|{  
    • 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。 ESXU, qK]v  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1[,#@!k@  
     
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