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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。 rC.z772y%  
    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。 mUY+v>F  
    h`n,:Y^++P  
    2．模拟任务 m` ^o<V&  
    KdI X`  
    !gA<9h  
    DOE： :N$^x /{  
    相位型衍射 ;0DT f  
    光束整形器 0dxEV]  
    直径：2mmx2mm Q qGf*  
    形状：圆形 S]&f+g}&w  
    相位级次：16     ZHT_o\  
    -d]-R ?mQ  
    tE3#Uq  
    3.建模任务：入射光场 !h3 $C\  
    <$bM*5sHF>  
    9jq}`$S{  
    高斯准直激光光束的光束参数 5%,5Xe4p  
    D^ZG-WR  
    • 波长：632.8nm ("07t/||  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm A;ip V :)  
    iJ n<  
    2"+8NfFl  
     4po zTe  
    4.建模任务：期望输出光场 EH{m~x[Ei  
    BSt^QH-'  
    j"6r]nc&  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: qv\n]M_&  
    y#F`yXUj  
    • FWHM-直径：0.5mm lz2B,#  
    • 边缘宽度：50um o2M+=O@  
    • 效率：>95% 0#1hkJ"  
    • 信噪比（SNR）：>30dB (jb9Uk_t  
    • 杂散光：<5% `-@8IZ7  
     v?Dc3  
     )e&U'Fx  
    &V/n!|q<H  
    5.设计方案 to9~l"n.s  
    E4;vC ?K{  
    Y'-@O"pK  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 JSz;>  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 8@;|x2=y  
    ,:6gp3  
    W^j;"qj  
     j9Qd 45  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 y!_*CYZ~m  
     zT$-%  
    8<V6W F`e  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 s Dq{h  
    • 用户必须输入所需的信息 {A!1s;  
    - 入射场 l~ 3H"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） r'bctFsD  
    - 系统参数 0 D^d-R,  
    - 制造条件 9*s''=  
    *}fs@"S   
     O^|:q  
    {qxFRi#\k  
    7.设计过程 2gP^+.  
    p;8I@~dh  
    9*fA:*T  
    _0HCtx ;  
    \Af25Mcf:  
    +yC]f b  
    %[3?vX  
    设计和优化过程由两步完成： /G[2   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 N RB>X  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 E2.@zY|:  
     Q\H1=8  
    8.系统模拟 ;MSdTHN"  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~|y$^qy?U  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,_SE!iL  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 GFA D  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 cf\PG&S  
    T2EQQFs  
     UXs=7H".  
    h\qQ%|X  
    9. 初始几何光学设计的结果 6f=,$:S$  
    :vsBobiJ  
    1=U(ZX+u  
    6Bv!t2  
    pTzwyj!SD  
    感兴趣的优化函数 B!PT|  
    • 效率满足（>95%） W~" 'a9H/  
    • 信噪比不满足（<30db） w_gFN%8  
    • 杂散光不满足（>5% WA'4y\N  
     !V%h0OE\  
    a"ct"g=  
    `5SLo=~  
    aL)}S%5o?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 yM_ta '^$  
           dSdP]50M  
    v@xbur\L  
    )># Y,/q  
     v8{ jEAK  
     !' }  
    感兴趣的优化函数 ~ShoU m[  
    • 效率满足（>95%） d17RJW%A  
    • 信噪比满足（<30db） O {hM  
    • 杂散光满足（<5%） rnOg;|u8  
    SRP.Mqg9  
    11.总结 Xl/ SDm_p  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 vHydqFi9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ,0pCc<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 lwVo%-  
    • 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。 bUcEQGHcZ=  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 hXAgT!ZD  
     
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