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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。 9]d$G$Kv9  
    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。 `U?;9!|;6  
    +]I7)  
    2．模拟任务 h05 ~ g  
    ! .!qJ%  
    o/9 V1"  
    DOE： +F`! Jt  
    相位型衍射 F lbL`@4M  
    光束整形器 +mH Kk  
    直径：2mmx2mm ,V |>nkQ  
    形状：圆形 FIW*N r  
    相位级次：16     >. zk-`>-  
    Grkj @Q*  
    ^i@tOtS  
    3.建模任务：入射光场 yyBfLPXZ  
    Imi_}NB+  
    m]&d TZV  
    高斯准直激光光束的光束参数 6Zkus20  
    .dl1sv U  
    • 波长：632.8nm qzmY]N+w|  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm JYKaF6bx8  
    {n |Ra[9_  
    @8DA  
     \Mt(9jNK  
    4.建模任务：期望输出光场 0M:.Jhp  
    #d__  
    &Du!*V4A  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: V,&s$eQC  
    `MEH/  
    • FWHM-直径：0.5mm hPhN7E03  
    • 边缘宽度：50um du`],/ 6  
    • 效率：>95% Xgop1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB M~P}80I  
    • 杂散光：<5% ,AACE7%l  
    !3d +"tL S  
     <7u*OYjA  
    $t[`}I }  
    5.设计方案 orEwP/L:  
    6 {5*9!v63  
    UB(Q &U_  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 !`Bb[BTf  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 2h u;N  
    @cSz!E}  
    IO|">a6  
     QH#|R92:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 jC<<S  
     [;#}BlbN  
    PNc^)|4^Q  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 G#n27y nh  
    • 用户必须输入所需的信息 +KXg&A/^  
    - 入射场 w^z}!/"]u  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） bL{wCo-Y  
    - 系统参数 StaX~J6=  
    - 制造条件 s+o/:rrx Y  
    [ @&  
     tAc[r)xFw  
    "4}{Z)&R2  
    7.设计过程 T%?<3 /Ev!  
    c,4UnEoCR  
    0|P RCq  
    3`Y  
    -=O9D- x=  
    (&+ ~hW5d  
    EZE/~$`3   
    设计和优化过程由两步完成： >\3=h8zw  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [ gx<7}[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /dh w~|  
     e{c%o;m(  
    8.系统模拟 jA<v<oV  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Kh'/Ne?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 B k#68p  
    • 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。 3($%AGKJ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 m3\lm@`)O  
    :C_\.pA  
     C]\r~f  
    7*~ rhQ  
    9. 初始几何光学设计的结果 TV0(uMZ0+'  
    dX,2cK[aG  
    7bCTR2e\@w  
    ``$At,m  
    T&X*[kP  
    感兴趣的优化函数 Quc9lL  
    • 效率满足（>95%） cAV9.VS<L  
    • 信噪比不满足（<30db） 9Clddjf?c  
    • 杂散光不满足（>5% aKkQXq*  
     e*Sv}4e=.  
    # ]&=]K1V  
    T/dchWG  
    fp|b@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8'@pX<  
           WDW b 7  
    OjJKloy'  
    k 2_ "  
     p4bQCI  
    `GUj.+u  
    感兴趣的优化函数 o[!]xmj  
    • 效率满足（>95%） 0^?(;AK  
    • 信噪比满足（<30db） Z,! w.TYo  
    • 杂散光满足（<5%） 4\Mh2z5  
    oslV@v F  
    11.总结 J`Q#p%W  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1 nIb/nY  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ,A h QA  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 #]q<fhJhr$  
    • 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。 7-nwfp&|$  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 `LEk/b1(P  
     
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