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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。 xCXsyZ2h  
    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。 Y=G`~2Pr=  
    upaP,ik}~  
    2．模拟任务 [niFJI sc  
    |rk.t g9  
    qK d ="PR}  
    DOE： t :YZua  
    相位型衍射 K=0xR*ll5  
    光束整形器 /KOI%x  
    直径：2mmx2mm P}5bSQ( a3  
    形状：圆形 b<~8\\ &  
    相位级次：16     ):>?N`{V  
    ;k`51=Wi  
    :23S%B~X  
    3.建模任务：入射光场 /fb}]e]N  
    v5a\}S<(  
    7\98E&  
    高斯准直激光光束的光束参数 e_Hpai<b  
    I@Hx LEGj  
    • 波长：632.8nm 6#*_d,xQT  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm b5=|1SjR  
    0*5Jq#5  
    ]R)wBug  
     ;a1DIUm'  
    4.建模任务：期望输出光场 <dP \vLH_  
    8j70X <R  
    uXFI7vV6P  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _`;KmD&5  
    ^_@[1'^  
    • FWHM-直径：0.5mm {Dl@/fz  
    • 边缘宽度：50um mm +V*L{x  
    • 效率：>95% _|12BVq  
    • 信噪比（SNR）：>30dB j3-o}6  
    • 杂散光：<5% JYw?  
    : pUu_  
     &v((tZ  
    uoE+:,P  
    5.设计方案 Gn^lF7yE  
    .lb]Xa*n  
    F*J1w|)F0  
    • 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）。 < r~hU*u  
    • 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）。 d"?"(Q_8n  
    >qNpY(Ql  
    D8,8j;  
     H}~K51  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 80lhhqRC  
     aQL0Sj:,  
    ]vf0f,F  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !J;Bm,Xn6  
    • 用户必须输入所需的信息 RRS)7fFm  
    - 入射场 0M;El2 P$  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） s(Gs?6}>T  
    - 系统参数 tKUW  
    - 制造条件 zo@vuB.  
    P ah@d!%A  
     kJuG haO  
    }(u:K}8  
    7.设计过程 r-$xLe7a  
    )C?H m^ #  
    MMKN^a"GA  
     \8C<nh  
    AFL'Ox]0  
    +%9Re5R  
    ]QJ5JtD-  
    设计和优化过程由两步完成： t^MTR6y+8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 jSvq1$U  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 0/ 33Z Oc  
     _GxC|d  
    8.系统模拟 ($<&H>j0  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &AxtSIpucP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 >2>/ q?  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 RYvcuA)  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 j"~"-E(79  
    08jk~$%  
     TC<Rg?&yb  
    ylczM^@  
    9. 初始几何光学设计的结果 9a=:e=q3#  
    m,kYE9 {  
    @Hp%4$=  
    ~tfd9,t  
    30WOH 'n  
    感兴趣的优化函数 #J/RI[a  
    • 效率满足（>95%） bnkZWw'9  
    • 信噪比不满足（<30db） Y5CkCF  
    • 杂散光不满足（>5% /"`hz6rIv  
     ?0dmw?i  
    "#pxZ B=  
    Jf= V<  
    <ivG(a*=]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Z}0{FwW"4  
           rlh:| #GTJ  
    tH0x|  
    HFjSM~  
     \(Nx)F  
    -`Z!p  
    感兴趣的优化函数 I@VzH(da\  
    • 效率满足（>95%） zx8@4?bK  
    • 信噪比满足（<30db） o<lmU8xB=  
    • 杂散光满足（<5%） |;|r[aU  
    TtrO_D  
    11.总结 4|%Y09"lv  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -32P}58R  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Zbr e5&aU  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 uHacu<$=  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 .'66]QW  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 gp$]0~[tO  
     
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