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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。 'T(Q  
    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。  w%::~]  
    L,!\PV|  
    2．模拟任务 hTWZIW@  
    9I`0`o"A  
    mY[*Cj3WJ  
    DOE： t~)4f.F:  
    相位型衍射 }@/Ox  
    光束整形器 `t44.=%  
    直径：2mmx2mm \Ui8gDJ8y5  
    形状：圆形 C~?p85  
    相位级次：16     `z.sWF|f!O  
    -SLk8x  
    !vVW8hbp  
    3.建模任务：入射光场 .t9`e=%  
    %Pl |3i  
    c}|} o^  
    高斯准直激光光束的光束参数 4^k8| # c  
    5q'b M  
    • 波长：632.8nm p!)PbSw#  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ~C3J-z<  
    ic3Szd^4  
    _/"e'@z  
     y|i(~  
    4.建模任务：期望输出光场 3sIdwY)ZS_  
    E{QjmlXQ<  
    v~W ;&{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: d>T8V(Bb  
    !)CY\c4}d>  
    • FWHM-直径：0.5mm B5h)F> &G  
    • 边缘宽度：50um W#kyD)(F  
    • 效率：>95% $FDGHFM  
    • 信噪比（SNR）：>30dB M,yxPHlN  
    • 杂散光：<5% I[gPW7&S@  
    ]JvjM,  
     7xY&7 x(v  
    DZLEx{cm  
    5.设计方案 mey -Bn  
    b|may/xWH  
    Hw toa,  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 &U CtyCz  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 {X<_Y<  
    A |@d{g  
    g;OR{  
     b"`Q&V.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (CtRU   
     !6sR|c"~j  
    6' \M:'<0e  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1{RA\CF  
    • 用户必须输入所需的信息 *-.`Q  
    - 入射场 W5()A,R  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） #7sxb  
    - 系统参数 ?5;wPDsK  
    - 制造条件 QNv5CQ&  
    AAuwE&Gg  
     Tc>g+eS  
    G(o6/  
    7.设计过程 BT^=p  
    n=0^8QQ  
    beT[7uVj_  
    V?>&9D"m  
    Q,tjODc6n  
    <VQ@I  
    0LIXkF3^1  
    设计和优化过程由两步完成： @at*E%T[  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /,j'V r\"  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 nE0I[T(  
     paYS< 8In  
    8.系统模拟 KG96;l@'(  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 M?<iQxtyb}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 2#CN:b]+  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 7TU77  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 q1 BpE8  
    m(5LXH Jnv  
     Q&@<?K9  
    {A%&D^o)  
    9. 初始几何光学设计的结果 Uxe]T  
    VP?Q$?a  
    {}gL*2:EW$  
    =i2]qj\  
    \q^ dhY>)  
    感兴趣的优化函数 <h<_''+  
    • 效率满足（>95%） -- IewW  
    • 信噪比不满足（<30db） 4{ZVw/VP,-  
    • 杂散光不满足（>5% V1,~GpNx  
     xa !/.  
    =+<DNW@%  
    }XRfHQk  
    :; La V  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .#K\u![@N  
           N ;n55N  
    I8IH\5k  
    G[fg!vig#7  
     41rS0QAM  
    ~X'hRNFx~  
    感兴趣的优化函数 3.=o}!  
    • 效率满足（>95%） >Il{{{\>  
    • 信噪比满足（<30db） @)z?i  
    • 杂散光满足（<5%） b `cH.v  
    [s%uE+``S  
    11.总结 xyXVWd[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |OZ>5  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 >{rD3X"d  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3cNr~`7  
    • 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。 JiXN"s^mcb  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Z%SDN"+'g  
     
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