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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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    离线infotek
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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。 7Q7-vx  
    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。 0OT\"O~S[  
    3k|oK'l  
    2．模拟任务 hj  
    /R~1Zj2&  
    ( xXGSx  
    DOE： ?I/qE='*  
    相位型衍射 |X,|QC*7?  
    光束整形器 ZeUvyIG  
    直径：2mmx2mm $B kubWM  
    形状：圆形 uA,>a>xYI  
    相位级次：16     cZH-"  
    zS\E/.X2  
    I#m-g-J  
    3.建模任务：入射光场 LVc4CE f  
    a^Tm u  
    90|7ArM_[  
    高斯准直激光光束的光束参数 Rp*R:3 C  
    YFE&r  
    • 波长：632.8nm @ U kr  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm gzBy?r> r  
    "VkTY|a  
    CNQC^d\ h  
     fGw^:,B  
    4.建模任务：期望输出光场 &LF` W  
    s7g(3<(  
    6el;Erp  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: [cTe54n  
    ymegr(9&K  
    • FWHM-直径：0.5mm vo\fUT@k  
    • 边缘宽度：50um %{(x3\ *&  
    • 效率：>95% Zq,9&y~  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Dfps gY)/?  
    • 杂散光：<5% ~/8M 3k/  
    rgSOS-ox  
     h G gx  
    < 'f dkW  
    5.设计方案 qOSg!aft{Q  
    @g2 cC  
    !(n4|Wd  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 5Xl /L  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 u)ev{)$TM  
    VtzI9CD  
    pM{nh00[  
     n6*En7IVh  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (RUT{)p[  
     ~by]xE1Eg  
    $we]91(: :  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 uKz,SqX  
    • 用户必须输入所需的信息 _* IPk  
    - 入射场 ?gO8kPg/D  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %&->%U|'  
    - 系统参数 `+zWu 55;  
    - 制造条件 -29gL_dk.  
    oEx\j+}@n  
     :9R=]#uD  
    :}h>by=  
    7.设计过程 X=6y_^  
     6\u!E~zy  
    L4b:F0  
    4-kZJ\]  
    '8 fk+>M  
    $xOI 1|d   
    [U@ *1  
    设计和优化过程由两步完成： 6ns! ~g@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 UWZa|I~:J  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RrhT'':[  
     &X|<@'933  
    8.系统模拟 !" JfOu  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7R3fqU.Rq  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ]l@ qra  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 kW`r=u  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Z<#hS=eY  
    a8dXH5_  
     T"p(]@Ng  
    zOHypazOTq  
    9. 初始几何光学设计的结果 o7TN,([W  
    l{:a1^[>y  
    @v}B6j b;  
    jSOS}!=  
    dLvJh#`o  
    感兴趣的优化函数 TgTnqR@/  
    • 效率满足（>95%） mv atUe  
    • 信噪比不满足（<30db） 'JZJFE7Z  
    • 杂散光不满足（>5% 3IR ^  
     ="%W2  
    !j1[$% =#  
    `k; KBW  
    5tv<8~:K  
    10. 后续IFTA优化后的结果 7l."b$U4yv  
           z305{B:Y  
    l;"Ab?P\  
    0Rz(|jlbS  
     0G <hn8>  
    <e)o1+[w  
    感兴趣的优化函数 2b=)6H1  
    • 效率满足（>95%） G~wFnl%  
    • 信噪比满足（<30db） `_5GG3@Ff  
    • 杂散光满足（<5%） Z~6[ Z  
    <&pKc6+{  
    11.总结 8L5!T6+D&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 B/J&l  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 o5Y2vmz?9  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 6al=Cwf  
    • 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。 9p@C4oen  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 lFUWV)J\  
     
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