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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。 AVl~{k|  
    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。 #Yuvbb[  
    L?5f+@0.  
    2．模拟任务 "Pz}@=  
    UG;Y^?Ppe5  
    $s\UL}Gc  
    DOE： 1[;;sSp  
    相位型衍射 WG u%7e]  
    光束整形器 ka"337H  
    直径：2mmx2mm 80pid[F  
    形状：圆形 f )Z%pgB  
    相位级次：16     pZ(Fx&fy  
    'zZcn" +!  
    \.uc06  
    3.建模任务：入射光场 j(rL  
    i3VW1~.8  
    1L nyWZ  
    高斯准直激光光束的光束参数 @U{<a#  
    EW<kI+0D  
    • 波长：632.8nm ::5E8919  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %JZZ%xc  
    TUIk$U?/I  
    |X19fgk  
     *sw7niw  
    4.建模任务：期望输出光场 S4^N^lQ]  
    23!;}zHp  
    uI~S=;o  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Iu@y(wyg  
    69K{+|  
    • FWHM-直径：0.5mm n5-)/R[z  
    • 边缘宽度：50um S8d8%R~1=h  
    • 效率：>95% kq=V4-a[  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Sh6JF574T  
    • 杂散光：<5% V'Kgdj  
    )D&M2CUw"f  
     V/d/L3p  
    )E#2J$TD  
    5.设计方案 fBn"kr;  
    l_tw<`Ep  
    DQ#H,\ ^<  
    • 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）。 YevyN\,}V!  
    • 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）。 YgUH'P-  
    cF)/^5Z  
    A - YBQPE  
     7dG 79H  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 A>`945|  
     !" #9<~Q,p  
    WtulTAfN  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 / $  :j  
    • 用户必须输入所需的信息 l>gI&1)%  
    - 入射场 LVJI_O{fH  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） f3j{VN  
    - 系统参数 %@a8P  
    - 制造条件 L4u;|-znw  
    "xmP6=1  
     w]b,7QuNz  
    u%/fx~t$  
    7.设计过程 acP+3u?r  
    `afIYXP  
    `1*nL,i  
    \!vN   
    do*}syQ`O  
    DS-0gVYeDW  
    S{4z?Ri, '  
    设计和优化过程由两步完成： 0~wF3BgV  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @vL20O.  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 {>LIMG-f  
     {t"+ 3zy'  
    8.系统模拟 &cWjE x  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /-bF$)vN  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4(}J.-B  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 SK1!thQy  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Y2B &go  
    )VL96did  
     4n#ov=)-~  
    |(m oWY=  
    9. 初始几何光学设计的结果 Uz cx6sw  
    }bN%u3mHws  
    }i {sg#  
    t?o ,RN:  
    f/WQ[\<!I  
    感兴趣的优化函数 b" xmqWa  
    • 效率满足（>95%） g%F"l2M  
    • 信噪比不满足（<30db） />'V!iWyz  
    • 杂散光不满足（>5% (,^*So/  
     kGpa\c g1  
    PB%-9C0  
    \s3]_1F;t  
    _&K  
    10. 后续IFTA优化后的结果 j!7`]  
           Hf'G8vW  
    ,+`61J3W  
    .@ xF6UZ  
     x21dku<6K[  
    Kvsh  
    感兴趣的优化函数 s9dO,FMs0t  
    • 效率满足（>95%） :o:e,WKxb  
    • 信噪比满足（<30db） dz~co Z9  
    • 杂散光满足（<5%） iAT)VQ&  
    2G$SpfeIu  
    11.总结 >!_Xgw  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1n%?@+W  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 1B),A~Ip  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ;8!Z5H  
    • 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。 G-9iowS/A  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ARcv;H 5  
     
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