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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。 0c*y~hUVZ  
    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。 f?)BAah  
    =ZdP0l+V=k  
    2．模拟任务 <n+?7`d,  
    Uz(Sv:G  
    5P{PBd}glp  
    DOE： ~"-+BG(5  
    相位型衍射 IK~'ke  
    光束整形器 VNKtJmt  
    直径：2mmx2mm HmxA2 ~C  
    形状：圆形 0N02E  
    相位级次：16     ];cJIa  
    (80 Tbi~+  
    r9:Cq  
    3.建模任务：入射光场 <)01]lKH  
    {s^vAD<~x3  
    UuDs  
    高斯准直激光光束的光束参数 sp%EA=: E  
    1&\ A#  
    • 波长：632.8nm C>\0 "}iD  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \ZSZ(p#1  
    r)S tp`p  
    Z!\xVCG"q  
     7R W5U'B  
    4.建模任务：期望输出光场 'n1-?T)  
    '~-JR>  
    !brXQj8D7  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: P,.<3W"4i  
    >^mNIfdE^=  
    • FWHM-直径：0.5mm t;?M#I\,{  
    • 边缘宽度：50um <_X`D4g]XO  
    • 效率：>95% 3Yu1ZuIR  
    • 信噪比（SNR）：>30dB frB~ajXK  
    • 杂散光：<5% Z/#l~.o[  
    4x8e~/  
     zMZP3 xir  
    8WT^ES~C  
    5.设计方案 X}XTEk3[  
    VXr'Z  
    Ln~Z_!  
    • 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）。 G's >0  
    • 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）。 a~#MMl  
    s{I Xth6  
    Wz}DC7  
     fb8"hO]s  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 j+B+>r ^  
     WJCh{Xn%*  
    >GRL5Iow  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 (?luV#{5  
    • 用户必须输入所需的信息 p72:oX\Q I  
    - 入射场 G-5wv  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） cM9z b6m  
    - 系统参数 \?n4d#=$o  
    - 制造条件 2L=+z1%I  
    4}mp~AXy;z  
     9wR-0E )  
    3_%lN4sz  
    7.设计过程 EVovx7dr  
    {z":hmt  
    ZHA6BVVT  
    T(< [k:`  
    ?`& l Y  
    {Pi+VuLE  
    sY @S  
    设计和优化过程由两步完成： jlhyn0  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 CYIp 3D'k  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Q i&!Ub]  
     \W"N{N  
    8.系统模拟 K6vF}A|  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Kk?]z7s-4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8|:bis~wm  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 q]1HCWde  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -Oj}PGj$e\  
    f-Yp`lnn.d  
     ["5Z =4  
    v };r  
    9. 初始几何光学设计的结果 kpxWi=y  
    !8cS1(a  
    D{b*,F:&@)  
    aSu6SU  
    BQ&G7V  
    感兴趣的优化函数 `5VEGSP]  
    • 效率满足（>95%） wi{qN___  
    • 信噪比不满足（<30db） B@R3j  
    • 杂散光不满足（>5% "O`{QVg:  
     P!;%DI!<b  
    KY1(yni&8[  
    nEtG(^N  
    1M%'Xe7  
    10. 后续IFTA优化后的结果 SONv] ));  
           T]&% KQ  
    )3W`>7>  
    Fpz)@0K;  
     3['aK|qk.  
    FiN^}Kh  
    感兴趣的优化函数 Idq &0<I  
    • 效率满足（>95%） jacp':T  
    • 信噪比满足（<30db） SGuR-$U`)  
    • 杂散光满足（<5%） OxGS{zs  
    iL^bf*  
    11.总结 z_)`='&n  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 U"Gg ,  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 =F!_ivV  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 \v7->Sy8  
    • 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。 FXpI-?#E<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7~gIOu  
     
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