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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。 )Or  .;  
    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。 |t iUej  
    z@Q@^ &0Mr  
    2．模拟任务 XdLCbY  
    m'\2:mDu0  
    Z+j\a5d?,  
    DOE： [.hyZ}B  
    相位型衍射 %CUGm$nH  
    光束整形器 zA+~7;7E  
    直径：2mmx2mm Ghl'nqPlm  
    形状：圆形 .h&k jD  
    相位级次：16     V7G7&'  
    lv vs%@b>  
    HHX-1+L  
    3.建模任务：入射光场 Y)N-V ]5L  
    &[NG]V!Oc  
    r78TE@d  
    高斯准直激光光束的光束参数 "s!7dKXI"  
    y2]-&]&  
    • 波长：632.8nm 8:BIbmtt5  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm J_Ltuso  
    'XY`(3q  
    oAWzYu(v  
     8Og_W8  
    4.建模任务：期望输出光场 )X9W y!w0  
    s&\I=J.  
    Y6,Rj:8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: D +_oVob\  
    OpM(j&  
    • FWHM-直径：0.5mm Mu'8;9_6  
    • 边缘宽度：50um [=B$5%A  
    • 效率：>95% [,2|Flf e  
    • 信噪比（SNR）：>30dB it]E-^2>  
    • 杂散光：<5% fDG0BNLY  
    1]orUF&_  
     A,r*%&4~  
    l;y7]DO  
    5.设计方案 k} ]T;|h]  
    /Uo y/}!  
    K\XH4kic  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 P/EM :  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 T3`ludm^u  
     /'31w9  
    6c^e\0q  
     ~"UV]Udn  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ?wnzTbJN  
     f!O{%ev  
    v3v[[96p  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 M33_ja+L  
    • 用户必须输入所需的信息 j"AU z)x  
    - 入射场 J|&JD?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） dt2$`X18  
    - 系统参数 y*D]Q`5cag  
    - 制造条件 N^Bo .U0\  
    (' -JY  
     hKzSgYxP=t  
    kOh{l: 2-+  
    7.设计过程 H\XP\4#u  
    4)1s M=u  
    &QhX1dT+  
    i hh/sPi  
    P(t[ eXe  
    1Bpv"67  
    5Ri6Z#qm  
    设计和优化过程由两步完成： e9Nk3Sj]  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 gn3jy^5  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 SR DXfkoI  
     Bdj%hyW  
    8.系统模拟 #!)n {h+  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 tU_y6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 M`ip~7"  
    • 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。 ?JL:CBvCp  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,\qs4&  
    _x!7}O#k  
     A45A:hqs  
    ei rzYt  
    9. 初始几何光学设计的结果 wC5ee:u C%  
    Y5F]:gs@  
    _6wFba@>/n  
    w: >5=mfk  
    +|tC'gCnV  
    感兴趣的优化函数 @-+Q# Zz`  
    • 效率满足（>95%） A<W 6=5h  
    • 信噪比不满足（<30db） D$T%\ P  
    • 杂散光不满足（>5% n_'s=]~  
     kYLM&&h  
    YfRkwKjy(  
    C:Hoq(  
    wQRZ"ri,  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %rxO_  
           sqW* pi  
    E8-P"`Qba  
    lGVEpCS}  
     4fe7U=#;Y  
    3;a<_cE*@  
    感兴趣的优化函数 v'e[GB 0  
    • 效率满足（>95%） EOm:!D\  
    • 信噪比满足（<30db） hcyM6:}  
    • 杂散光满足（<5%） ~V$ |i"  
    mW:!M!kk  
    11.总结 z`\F@pX%wC  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 a<@N-Exr  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Z ,EvQ8i  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 G_SG  
    • 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。 v'BZs   
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ,u/aT5\_  
     
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