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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。 Zor Q2>  
    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。 .~4DlT  
    ?qtL*;  
    2．模拟任务 hx@E,  
    p2 m`pT  
    <*$IZl6I  
    DOE： 4n.EA,:g:(  
    相位型衍射 wpm $?X  
    光束整形器 $yMNdBI[  
    直径：2mmx2mm $60]RCu  
    形状：圆形 d^XRkB:h  
    相位级次：16     |JCn=v@  
    U9q6m3#$  
    :D=y<n;S+  
    3.建模任务：入射光场 &4Y@-;REt  
    kL%o9=R1  
    $ ?YSAD1  
    高斯准直激光光束的光束参数 HQ3kxOT  
    b_oUG_B3]  
    • 波长：632.8nm 9 N@N U:M+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 4i Z7BD  
    ZRoOdo94  
    " G0HsXi  
     eX{Tyd{  
    4.建模任务：期望输出光场 ZN(@M@}  
    -r6LndQs  
    ]WC@*3'kye  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _l](dqyuN(  
    d##'0yg   
    • FWHM-直径：0.5mm }9(:W</}  
    • 边缘宽度：50um LgoUD*MbQ  
    • 效率：>95% l":Z. J  
    • 信噪比（SNR）：>30dB {@<EVw  
    • 杂散光：<5% e/V8lo  
    -8,lXrH  
     k&\ 6SK/  
    #5W-*?H  
    5.设计方案 wLH[rwPr  
    dK?vg@|'  
    q|wwfPez7  
    • 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）。 ai(J%"D"  
    • 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）。 npdpKd+*K"  
    1$ ~W~O  
    -<WQ>mrB&  
     (8OaXif  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 i.*Utm`1"e  
     <YBA 7i  
    JGKiVBN  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?W4IAbT\G  
    • 用户必须输入所需的信息 uE{nnNZy  
    - 入射场 Z,m;eCLG]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） K~Hp%.  
    - 系统参数 tV,Y38e  
    - 制造条件 Q[N6#C:(4  
    RzLbPSTQ  
     }[*BC5{>  
    O(oGRK<xM  
    7.设计过程 Upkw.`D`  
    r(QjVLjj`k  
    ?-IjaDC}  
    ]za1=~[  
    !`%3?}mv,  
    Y!|* `FII  
    C@i4[g){  
    设计和优化过程由两步完成： Ad:)5R o  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 tMWsgK.B  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Q+UqLass  
     -h<Rby  
    8.系统模拟 ngoAFb  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 O7z -4r  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 kmXaLt2Z  
    • 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。 { f@k2^  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 2nGQD{  
    2|n~5\K|t  
     A12#v,  
    _n;V iQMu  
    9. 初始几何光学设计的结果 Be(h x  
    Vg)]F+E  
    )q48cQ  
    k )T;WCia  
    T 6g(,xPcL  
    感兴趣的优化函数 iCYo?>  
    • 效率满足（>95%） mw1|>*X&R  
    • 信噪比不满足（<30db） 45;{tS.z,B  
    • 杂散光不满足（>5% ?Rj)x%fN  
     *VF UC:  
    i|5K4Puu  
    > ^b6\  
    W/m,qilQI  
    10. 后续IFTA优化后的结果 $(ugnnJ*  
           ytXXZ`  
    {Y! -]_ 5  
    O)qedy*&  
     }.x&}FqXE  
    b{KpfbxcI  
    感兴趣的优化函数 K 5SHt'P  
    • 效率满足（>95%）  m%-  
    • 信噪比满足（<30db） pbe" w=<  
    • 杂散光满足（<5%） x7=5 ;gf/X  
    1} {bHj  
    11.总结 W`KRaL0^  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 XO*62 >Ed  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 S/? KC^JP  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ptXLWv`  
    • 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。 (dxkDS-G  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 h-Q3q:  
     
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