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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。 fZ6lnZ  
    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。 oB8u[ !  
    wm|{@z  
    2．模拟任务 = >)S\Dfi  
    U/E M(y  
    z.{T`Pn  
    DOE： t&(}`W  
    相位型衍射 EzK,SN#  
    光束整形器 f.0~HnNg1  
    直径：2mmx2mm I.I:2Ew+  
    形状：圆形 0qSd #jO  
    相位级次：16     tWVbD%u^  
    F+Og8^!  
    me@4lHBR  
    3.建模任务：入射光场 {20^abUAS  
    I&|%Fn  
    `,~I*}T>5W  
    高斯准直激光光束的光束参数 uWR\#D'  
    zN JK+_O=  
    • 波长：632.8nm [ Y.3miE  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 1]#qxjZ~  
    \I; lgz2  
    g*Nc+W](P>  
     tF SO"  
    4.建模任务：期望输出光场 hdtb.u~  
    HjKj.fV  
    A:F*Y%ZW  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: jdV  E/5  
    pZz?c/h-  
    • FWHM-直径：0.5mm m\|I.BUG  
    • 边缘宽度：50um zh)qo  
    • 效率：>95% A!&p,KfT5+  
    • 信噪比（SNR）：>30dB L%9DaK  
    • 杂散光：<5% #\1;d8h  
    V*SKWP  
     W!4(EdT*Cq  
    <*0^X%Vf\  
    5.设计方案 }|MGYS)  
    Epsc2TuH7  
    ac6Lv}w_  
    • 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）。 B<(v\=xZ  
    • 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）。 ZWaHG_ U)  
    Q+gd|^Vc9  
    xJrRJwL  
     (1gfb*L  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 IZBU<1M  
     Q~<$'j  
    ZP5.?A-=C  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }5-^:}gL   
    • 用户必须输入所需的信息 74ma   
    - 入射场 6j@3C`Yd  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） PpX=~Of~  
    - 系统参数 L,V\g^4$K  
    - 制造条件 |H 0+.f;  
    ST1PSuC~  
     '0D2e  
    %YLdie6c  
    7.设计过程 tKgPKWP   
    j#r|t+{"C  
    V|xK vH  
    `=^;q 6f  
    / 2>\Z(  
    )| @'}k+  
    5xL%HX[S  
    设计和优化过程由两步完成： >u#c\s  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;o }pRC  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 FI{9k(  
     K0_/;a] |  
    8.系统模拟 6O8'T`F[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 F-g(Hk|v  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 [3h~y7  
    • 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。 F`goYwA%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !fUrDOM0E  
    U,S&"`a  
     <X~ X#9V  
    52K_kB5  
    9. 初始几何光学设计的结果 /Ps}IW  
    H^sPC{6+pf  
    k ]C+/  
    T(%U$ea-S  
    [ah%>&u  
    感兴趣的优化函数 WL(u'%5  
    • 效率满足（>95%） M0g!"0?  
    • 信噪比不满足（<30db） :[P>e ox  
    • 杂散光不满足（>5% s,> 1n0a  
     &niROM,;K  
    &> 43l+  
    G>f-w F6  
    5#/" 0:2  
    10. 后续IFTA优化后的结果 QWG?^T fi  
           f@Mm{3&.  
    8t3@ Hi  
    }3 NGMGu$  
     6O2 r5F$T  
    {FyGh */  
    感兴趣的优化函数 uSp=,2)  
    • 效率满足（>95%） %cJ]Ds%V  
    • 信噪比满足（<30db） fXCx!3m  
    • 杂散光满足（<5%） zB`)\  
    lSU&Yqx  
    11.总结 u|h>z|4lJj  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Ym6zNb8 bQ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |Z}uN!Jm  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 {<%zcNKl^L  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 99 /fI  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 fdP[{.$?(  
     
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