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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。 c`-YIz)W  
    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。 "VV914*z  
    (.PmDBW  
    2．模拟任务 h=hoV5d@  
    6yN" l Q7  
    -<O JqB  
    DOE： 'yE*|Sx  
    相位型衍射 /M 0 p_4  
    光束整形器 F b1EMVu  
    直径：2mmx2mm ,MRvuw0P  
    形状：圆形 @|^jq  
    相位级次：16     ]yo_wGiwY  
    (%i!%{!]  
    {n\6BTs  
    3.建模任务：入射光场 h:f;mn?x  
    pNuqT*  
    Wt(Kd5k0'2  
    高斯准直激光光束的光束参数 /;DjJpwf0  
    ^ b@!dS  
    • 波长：632.8nm /n(9&'H<  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hPcS, p{%  
    0X.TF  
    TNx_Rc}  
     .XIr?>G  
    4.建模任务：期望输出光场 4*iHw+%mq  
    mIRAS"Q!m  
    )XpV u  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: $}db /hY*  
    dKb ^x^  
    • FWHM-直径：0.5mm r( M[8@Nz  
    • 边缘宽度：50um +ZX .1[O  
    • 效率：>95% TQ?#PRB  
    • 信噪比（SNR）：>30dB KYf;_C,$  
    • 杂散光：<5% @O'I)(To  
    kB V/rw  
     [-Cu4mff  
    ac|/Y$\w  
    5.设计方案 g**5z'7  
    }Fm\+JOS   
    hD*(AJ  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 T!(sZf  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 rEmwKZF'  
    \TZ|S,FS  
    dkpQ ZXi9%  
     s@PLS5d"  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =D5wqCT(Q  
     lM$t!2pRB  
    7/ t:YBR  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 8A!'I<S1  
    • 用户必须输入所需的信息 wh*:\_!0\  
    - 入射场 BtzYA"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） js -2"I  
    - 系统参数 I )5<DZB9  
    - 制造条件 ]=|P<F   
    e+{BJN vz  
     !UVk9  
    m2Q$+p@  
    7.设计过程 WU7cF81$  
    Td&d,;  
    kf'=%]9#_T  
    (Igu:=  
    z>p]/Sa  
    \f<z*!,D$  
    ZL,8,;]  
    设计和优化过程由两步完成： 5x2L(l-2  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 .zIgbv s  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %0zS  
     l|7O)  
    8.系统模拟 o[oqPN3$Y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 h9jc,X u5X  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 p(?g-  
    • 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。 op.d;lO@  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 .lr5!Stb  
    ) P%4:P  
     '-.wFB;  
    {!r#f(?uT  
    9. 初始几何光学设计的结果 Se Oy7  
    7DZTQUb"  
    JRo;(wqZ  
    q~M2:SN@X  
    F 3s?&T)[G  
    感兴趣的优化函数 >: $"a  
    • 效率满足（>95%） }jiK3?e  
    • 信噪比不满足（<30db） j_V/GnEQ  
    • 杂散光不满足（>5% 9DPb|+O-  
     .6Fsw    
    QXY}STs  
    @k9Pz<ub  
    G AEZY  
    10. 后续IFTA优化后的结果 o}  {-j  
           XL~>rw<  
    UKj`_a6  
    0qR$J  
     EZ{\D!_Y  
    #a'r_K=ch)  
    感兴趣的优化函数 JnHNkCaU  
    • 效率满足（>95%） x,uBJ  
    • 信噪比满足（<30db） N|<bVq%  
    • 杂散光满足（<5%） $ 9=8@  
    5k~\or 5_  
    11.总结 #C x%OIi[f  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 GV>&g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }lO }x  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ZB0+GG\  
    • 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。 b5S7{"<V  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 y!5:dvt  
     
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