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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。 ll^#I/  
    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。 lP;X=X>  
    B)`@E4i  
    2．模拟任务 vU9j|z  
    dR GgiQO  
    oro^'#ki  
    DOE： s[n*fV']A  
    相位型衍射 2FxrjA  
    光束整形器 DX b=Ku  
    直径：2mmx2mm Uaz$<K6  
    形状：圆形 U3tA"X.K  
    相位级次：16     1"fbQ^4`  
    U{Xx)l/o  
    @s % !R  
    3.建模任务：入射光场 ,3,(/%=k  
    AM:lU  
    Tya[6b!8  
    高斯准直激光光束的光束参数 6V&HlJH  
    EG#mNpxE  
    • 波长：632.8nm JU`5K}H<  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \\(3gB.Gd  
     K?]c  
    *Z}9S9YtN  
     [9H986=  
    4.建模任务：期望输出光场 d) $B  
    vwIP8z~<  
    0ME.O +  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: x&d:V  
    QT)5-Jy  
    • FWHM-直径：0.5mm f2]O5rX p  
    • 边缘宽度：50um =C4!h'hz  
    • 效率：>95% qgkC)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;a9`z+ K  
    • 杂散光：<5% m IYM+2p  
    %|o2d&i  
     vD91t/_+  
    5`A^"}0  
    5.设计方案 8h$f6JE  
    /s[D[:P_  
    )Q5ja}-{V  
    • 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）。 `&/~%>  
    • 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）。 cz.,QIt_  
    \eoJ6IRE\T  
    oaGpqjBGQ  
     'nP;IuMP  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !wr2OxK*  
     bo_Tp~ j  
    Q$:>yveR*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 M|9=B<6`7  
    • 用户必须输入所需的信息 vcz?;lg  
    - 入射场 ?5Q_G1H&  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?>T (  
    - 系统参数 8I)}c1j`v  
    - 制造条件 )o N#%%SB<  
    @lu` oyM  
     LG:Mksd8=4  
    MzpDvnI9  
    7.设计过程 ,cwjieM  
    th]pqhl>  
    p`T,VU&.  
    o?((FW5.;  
    f@aFs]xV  
    @3WI7q4  
    >>R,P Ow-  
    设计和优化过程由两步完成： .:A&5Y-   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?D9>N'yH8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 vI5'npM  
     x!;;;iS  
    8.系统模拟 Cw,;>>Y_b<  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 . yN.  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 y#?AW`|  
    • 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。 _eg&j  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 dW} m44X  
    Ns5'K^  
     %P HYJc  
    =DLVWz/<  
    9. 初始几何光学设计的结果 y25L`b  
    @*"H{xo.U  
    Vohd d_x  
    RDsBO4RG  
    #:M <<gk  
    感兴趣的优化函数 Y9ipy_@_?  
    • 效率满足（>95%） "D[/o8Hk  
    • 信噪比不满足（<30db） W_Eur,/`  
    • 杂散光不满足（>5% W*.6'u)9  
     NsUP0B}.  
    u[+/WFH  
    0.!!rq,  
    a@s@E  
    10. 后续IFTA优化后的结果 M) Z3q  
           ~=i<O&nai  
    Msl8o c  
    2x<4&^  
     M#o'hc  
    7J[s5'~|  
    感兴趣的优化函数 j5~nLo2  
    • 效率满足（>95%） fUa[3)I  
    • 信噪比满足（<30db） &8M^E/#.^;  
    • 杂散光满足（<5%） y6`zdB  
     >Q% FW  
    11.总结 la{Iqm{i  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 KreF\M%Ke  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }&Kl)2:O  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )9s 6(Iu  
    • 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。 I`4k5KB;  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 <MzXTy3\  
     
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