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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。 |Xlpgdiu  
    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。 nM>oG'm[n  
    &2d^=fih  
    2．模拟任务 JJPU!  
    @~qlSU&  
    4U*J{''L  
    DOE： mADq_` j  
    相位型衍射 4 >at# Zc  
    光束整形器 J 6D?$  
    直径：2mmx2mm b*\K I  
    形状：圆形 2Xys;Dwx  
    相位级次：16      pQKR  
    6*J`2U9Q  
    aqSHo2]DX9  
    3.建模任务：入射光场 g[!t@K  
    }_vE lBh6$  
    0,1:l3iu1M  
    高斯准直激光光束的光束参数 oJA%t-&%R  
    <Wn={1Ts"  
    • 波长：632.8nm ELZCrh6*  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm FctqE/>}I  
    B"ZW.jMaI  
    ^1sX22k  
     tpwMy:<Ex  
    4.建模任务：期望输出光场 K[!OfP  
    * 7u~`  
    c=p`5sN)  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: s<Px au+A  
    B2w\  
    • FWHM-直径：0.5mm ^V#9{)B  
    • 边缘宽度：50um .&:y+Oww~  
    • 效率：>95% =ZR9zL=h  
    • 信噪比（SNR）：>30dB #  -e  
    • 杂散光：<5% ;[V_w/-u  
    j6]+ fo&3  
     (Z;;v|F.i=  
    /Uth#s:  
    5.设计方案 l=,\ h&  
    ;jS2bc:8a  
    SR7$m<0t*  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 [%7y !XD  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 veIR)i@dx  
    1BO$xq  
    6A&e2K>A  
     D/uGL t~D(  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 S{' /=Px+  
     Y /$`vgqs  
    <Z GEmQ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `@1y|j:m  
    • 用户必须输入所需的信息 l$N b1&  
    - 入射场 ;T0F1  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） D;VQoO  
    - 系统参数 ywWF+kR_  
    - 制造条件 A(zF[\{]  
    Yt*2/jw^  
     K(@QKRZ7[  
    XJ,P8nx  
    7.设计过程 ^L#\z7  
    ~'>RK  
    ` ]%\Y>(a}  
    ^wNx5t  
    [- C -+jC  
    erTb9`N4  
    GO0Spf_Gh  
    设计和优化过程由两步完成： |TM&:4D]^  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 \9k$pC+l  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 DID&fj9m  
     8fA9yQ 8  
    8.系统模拟 tgoOzk^  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 pn3f{fQ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /^ *GoB  
    • 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。 e[_W( v  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 7.g)_W{7}  
    #!V [(/  
     F[m"eEX  
    hpp>+=  
    9. 初始几何光学设计的结果 eLE9-K+  
    i\hH .7G1  
    bL*;6TzRK  
    [GKSQt{)  
    U7O]g'BP  
    感兴趣的优化函数 {g9?Eio^F^  
    • 效率满足（>95%） w}n:_e  
    • 信噪比不满足（<30db） ER,,K._?B  
    • 杂散光不满足（>5% wUkLe-n,dE  
     ] =ar&1}J  
    $T* ##kyE9  
    9Br2}!Ny  
    " a;z  
    10. 后续IFTA优化后的结果 $__e7  
           6ExUNp @U>  
    _|%pe]St  
    V# Mw  
     lsmzy_gV7  
    hCRW0 I  
    感兴趣的优化函数 :()(P9?  
    • 效率满足（>95%） H{|a+  
    • 信噪比满足（<30db） s '%KKC  
    • 杂散光满足（<5%） %4QCUc*lr  
    h.0Y!'?  
    11.总结 ?3 J  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 }gi>Z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 cGSoAK  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %-"?  
    • 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。 E.W7`zl  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 R<W#.mpo6  
     
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