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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。 xT-`dS0u  
    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。 o%*C7bU  
    QZJnb%]  
    2．模拟任务 _k#GjAPM  
    sl:1P^b  
    @sUec  
    DOE： M\RHFTB<C  
    相位型衍射 `3*QKi$  
    光束整形器 Rh%@N.Z*  
    直径：2mmx2mm ^fE8|/]nG9  
    形状：圆形 iNilk!d6Q3  
    相位级次：16     .)<l69ZD Z  
    7rG+)kHG  
    *JAC+<~d  
    3.建模任务：入射光场 7g:Lj,Z4L  
    Y@7n>U  
    + Y!:@d  
    高斯准直激光光束的光束参数 dptfIBYc+  
    5}a.<  
    • 波长：632.8nm l| y.6v  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 3p]\l ]=  
    g_0| `Sm  
    p_vl dTIW  
     #CcEI  
    4.建模任务：期望输出光场 "{Hl! Zq/  
    (}s& 84!  
    P=7X+}@  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）:  smn~p/u  
    LW#U+bv]Dq  
    • FWHM-直径：0.5mm <$ qT(3w<y  
    • 边缘宽度：50um Tp.:2[  
    • 效率：>95% q=*bcDu  
    • 信噪比（SNR）：>30dB {R"mvB`  
    • 杂散光：<5% D5:|CMQ  
    ^]Q.V  
     Jp|eKZ  
    F6}YM|  
    5.设计方案 2:<H)oB  
    e,d}4 jy  
    {,1>(  
    • 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）。 ))<vCfuz2  
    • 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）。 %gWQ}QF  
    <~aKwSF[wW  
    &PMfAo^  
     4iZg2"[D  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 s3  fQGbU  
     f>e0 l'\  
    `\'V]9wS  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 PF#<CF$=  
    • 用户必须输入所需的信息 Af r*'  
    - 入射场 F_I!qcEQ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） R0mkEM  
    - 系统参数 7{7Y[F0  
    - 制造条件 %dzO*/8cWo  
    M8$e MS1  
     apt$e$g  
    hwA&SS  
    7.设计过程 pjQyN|KS  
    /^v!B`A @  
    W*Ow%$%2  
     <4< y  
    pvb&vtp  
    Y[_|sIy*  
    B/o8r4[80  
    设计和优化过程由两步完成： ,k*%=TF7N  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 E " >`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 G B"Orm.  
     \)6bLB!  
    8.系统模拟 +-9-%O.(;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |=KzQY|u  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _l1"X^Aa  
    • 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 [/Pv  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 w%..*+P  
    !m%'aQHH(  
     -7'|&zP  
    q'4P/2)va  
    9. 初始几何光学设计的结果 *j,bI Y&se  
    &[ ],rT  
    <&2<>*/.y  
    >Vg [ A  
    VW*?(,#j{  
    感兴趣的优化函数 WRwx[[e6z  
    • 效率满足（>95%） t\'MB  
    • 信噪比不满足（<30db） ^fH)E"qq5  
    • 杂散光不满足（>5% t_*x.{x-  
     x*RSD,3  
    e6mm;@F>  
    .tppCy  
    r:$*pC&{  
    10. 后续IFTA优化后的结果 nnvS.s`O  
           B3D}'<  
    -iY-rzW  
    #5kclu%L$  
     7Z~JuTIZ  
    V5i}^%QSs  
    感兴趣的优化函数 5f?GSHA}  
    • 效率满足（>95%） fA]sPh4Uag  
    • 信噪比满足（<30db） x DN u'  
    • 杂散光满足（<5%） !#WQ8s!?o  
    L N.:>,  
    11.总结 zi_$roq=)  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 \8m9^Z7IfK  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Nnr[@^M5  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 sD2,!/'  
    • 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。 ]z8/S!?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Q4L=]qc T  
     
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