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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。 {y-7xg~}  
    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。 kq xX!  
    g).k+  
    2．模拟任务 >*rH Nf  
    >U?HXu/TJr  
    ky*-THS  
    DOE： s4h3mypw  
    相位型衍射 K89 AZxH  
    光束整形器 t 1gH9  
    直径：2mmx2mm |O =Fz3)  
    形状：圆形 1<g,1TR  
    相位级次：16      o0t/  
    X-[_g!pV  
    #Q320}]{  
    3.建模任务：入射光场 s2s}5b3  
    TNs ;#Q  
    ]"?+R+  
    高斯准直激光光束的光束参数 H%2Y8}  
    CDOqdBQ  
    • 波长：632.8nm '!Gnr[aR  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm kH$)0nK  
    ~Mu=,OT  
    G,,c,  
     Hp`Mp)1s  
    4.建模任务：期望输出光场 @ChEkTn  
    V-rzn171Q)  
    aI @&x  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =<~/U?  
    HivmKn`  
    • FWHM-直径：0.5mm --Dd'  
    • 边缘宽度：50um e]N?{s   
    • 效率：>95% J<8~w; i  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Okd?=*sBx  
    • 杂散光：<5%  J`F][ A  
    z=q   
     5 \1C@d  
    +Ja9p  
    5.设计方案 r2,AZ+4FP  
    ai/VbV'|  
    ?Uz7($}  
    • 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）。 dno=C  
    • 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）。 WPbWG$Li  
    n- cEa/g  
    i^hgs`hvU  
     \g|u|Y.2[  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 8'c_&\kdv  
     -26GOS_8z  
    6OeRBD&  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |cZKj|0>  
    • 用户必须输入所需的信息 [p3)C<;ZC  
    - 入射场 "f'pa&oHi  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [Tv!Pc  
    - 系统参数 40VdT|n$$  
    - 制造条件 9r@T"$V#c  
    E2f9J{ Ki=  
     ]A*v\Qy  
    Iz;hje4JL  
    7.设计过程 xv! QO  
    xHN"7j}h  
    K%TlBK V  
    "],amJ  
    +bnz%/v  
    wr\d5j  
    T?=[6  
    设计和优化过程由两步完成： CfFNk "0{  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |Tz/9t  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 u#tLY/KA  
     'IrwlS  
    8.系统模拟 7.O1 ~-  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 YE#OAfj~  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }^J&D=J5V  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 y@!kp*0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 XWo=?(iA  
    LGb.>O^  
     P<iS7Ys+  
    ,^JP0Vc*  
    9. 初始几何光学设计的结果 eZ~^Z8F[6  
    >j]*=&,7  
    ,"/<N*vh  
    9gMNS6D'b  
    l\l\T<wa,  
    感兴趣的优化函数 AuZ?~I1  
    • 效率满足（>95%） .^s%Nh2jM  
    • 信噪比不满足（<30db） qcxq-HS2'  
    • 杂散光不满足（>5% a.F6!?  
     7QiJ1P.z  
    HaeF`gI^Ee  
    3mWd?!+m=  
    Q"]C" ?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 @:DS/#!  
           |L{<=NNs:D  
    6ju+#]T  
    !:3NPjhf1Y  
     ;D_6u(IC4:  
    ~Ra1Zc$o:  
    感兴趣的优化函数 gM|X":j  
    • 效率满足（>95%） x9PEYhL?  
    • 信噪比满足（<30db） Z iDmx-X  
    • 杂散光满足（<5%） (bo{vX  
    h+$1+Es  
    11.总结 tq9t(0EL  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 zk]6|i$!I  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ZMJ\C|S:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 tZ1iaYbvV  
    • 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。 9s)YPlDz  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Dbr(Wg  
     
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