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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。 *@-a{T}  
    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。 |{j\7G*5  
    {I9<W'k{  
    2．模拟任务 .1@8rVp7  
    =*\(Y (0  
    \:pd+8  
    DOE： +W}dO#  
    相位型衍射 C U 8s*  
    光束整形器 ebTwU]Nb  
    直径：2mmx2mm !=B=1th4  
    形状：圆形 7FYq6wi  
    相位级次：16     &~MM\,KML  
    G1?m}{D)  
    -n#fj;.2_  
    3.建模任务：入射光场 KM&bu='L^  
    hVLV Mqd  
    G>?'b  
    高斯准直激光光束的光束参数 } >z l  
    ` & {  
    • 波长：632.8nm '1NZSiv+C?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 0\DlzIO  
    U3rpmml  
    <%ZlJ_cM  
     <)4>"SN&^  
    4.建模任务：期望输出光场 A` )A=L  
    FrL ;1zt  
    +h?Rb3=S  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: %&\DCAFk  
    L`@)*x)~R  
    • FWHM-直径：0.5mm e00s*LdC  
    • 边缘宽度：50um u[b0MNE~  
    • 效率：>95% Q?WgGE4>  
    • 信噪比（SNR）：>30dB +T*]!9%<`:  
    • 杂散光：<5% &$<7]a\dM  
    UkzLUok]U  
     Bm:N@wg  
    =Dc9|WuHN  
    5.设计方案 227 Z6#CF!  
    /vrjg)fer  
    s& Lyg>>`  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 yh{Wuz=T  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 %5-   
    je`w$ ^w  
    F0 ^kUyF|  
     v#ERXIrf  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 c3X8Wi7m  
     VU ,tCTXz  
    i8 fUzg)  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ,mm9X\ '  
    • 用户必须输入所需的信息 iD`>Bt7gD  
    - 入射场 &8'QD~  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） FTT=h0t  
    - 系统参数 kXY p.IVA  
    - 制造条件 P%_PG%O2p  
    Y>a2w zr  
     wfY]J0l  
    j`LvS  
    7.设计过程 %o4HCzId<  
    n}!D)Gx  
    y - Ge"mY  
    DfX}^'#m+  
    kp>AZVk  
    +8eW/Bs@2  
    6,:`esl  
    设计和优化过程由两步完成： ~RIn7/A  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ns;nle|m  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 bc ;(2D  
     8^)K|+_'m  
    8.系统模拟 ;&?l1Vu  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 a]nyZdt`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &.`/ln  
    • 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。 $bo 5:c  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +t`QHvxv  
    l! 9G  
     oNa*|CSE>  
    L; f  
    9. 初始几何光学设计的结果 oMer+=vH  
    (25v7 Y ]  
    &9,<_1~  
    (U#9  
    eq(Xzh  
    感兴趣的优化函数 F2k)hG*|{  
    • 效率满足（>95%） \5=fC9*G  
    • 信噪比不满足（<30db） {nl4(2$  
    • 杂散光不满足（>5% WeqQw?-  
     Bvy(vc=UDW  
    ^"hsbk&Yu  
    b*@y/ e\u`  
    ^7O,Vk"Z  
    10. 后续IFTA优化后的结果 kTe0"  
           ecl$z6'c  
    M+q|z0U  
    {Kh u'c  
     w+Cs=!  
    jf'#2-   
    感兴趣的优化函数 q,H 0=\  
    • 效率满足（>95%） glvt umv  
    • 信噪比满足（<30db） `fUem,$)1F  
    • 杂散光满足（<5%） tzFgPeo$;  
    p"XQJUuD  
    11.总结 #7~i.8L  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %`Q<_LTU  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 k2S6 SB  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *=O~TY<](  
    • 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。 3"OD"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 V$7SVq  
     
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