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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。 e6MBy\*n  
    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。 U 2-{p  
    ZBDF>u@  
    2．模拟任务 ='jT 5Mg  
    &]YyV.  
    tN<X3$aN  
    DOE： *%/O (ohs@  
    相位型衍射 # bHkI~  
    光束整形器 L ~'98C  
    直径：2mmx2mm  <O7!(  
    形状：圆形 ?L\"qz%gP  
    相位级次：16     nrY)i_\  
    inh:b .,B  
    s! 2[zJ19p  
    3.建模任务：入射光场 EMP|I^  
    g"748LY>=p  
    |!] "y<  
    高斯准直激光光束的光束参数 vyDxX  
    keC'/\e  
    • 波长：632.8nm {@CQ (  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm i{m!v6j:  
    |kK5:\H  
    sJKr%2nVV  
     "a].v 8l!  
    4.建模任务：期望输出光场 tx7 zG.,  
    oi|N8a2R  
    /pjl6dJ t  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: cW>=/  
    Eu' ;f_s  
    • FWHM-直径：0.5mm u `/V1  
    • 边缘宽度：50um EF!J#N2  
    • 效率：>95% mDK*LL5]W  
    • 信噪比（SNR）：>30dB hYpxkco"4'  
    • 杂散光：<5% |` ~ioF  
    l6#Y}<tq  
     61Cc? a*_  
    3}FZg w .  
    5.设计方案 8OZasf  
    vD@|]@gq  
    e4Nd  
    • 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+N1#0,q  
    • 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）。 ^85Eveu  
    Hmr f\(x  
    iXy1{=BDv  
     l,lqhq\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 qK7:[\T|?T  
     D&F{0  
    +# 'w} P  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 [L2+k? *  
    • 用户必须输入所需的信息 MoN0w.V  
    - 入射场 Wz.iDRFl  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） }O7sP^  
    - 系统参数 {,JO}Dmu5  
    - 制造条件 QP.Lq }  
    Y>w7%N  
     F$\Da)Y  
    g ptf*^s  
    7.设计过程 lND2Kb  
    d eT<)'"  
    jbipNgxkr  
    nrMW5>&-`  
    2c]"*Pb  
    _?H3*!>3  
    oaqH@`  
    设计和优化过程由两步完成： {)"[_<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 BL 1KM2]  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 *Z"`g %,;  
     AC1RP`c  
    8.系统模拟 BJwuN  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )XN%pn  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;iuwIdo6c  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 =_#b .8K  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 pp"#pl  
    is8i_FoD,n  
     z(LR!hr  
    ,i6E L  
    9. 初始几何光学设计的结果 Op-z"inw  
    ^%,{R},s  
    ={;pg(  
    I;NW!"pU  
    U\Vg&"P  
    感兴趣的优化函数 ywJ [WfCY  
    • 效率满足（>95%） Q~nVbj?c2v  
    • 信噪比不满足（<30db） s0dP3tz>  
    • 杂散光不满足（>5% ~BuzI9~7P  
     N_bgWQY  
    QUW`Yc  
    } doAeTZ  
    *|Vf1R]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Uo >aQk  
           _aevaWtEx  
    3S3(Gl  
    x3cjyu<K  
     ~'lT8 n_  
    syB pF:`-W  
    感兴趣的优化函数 C33Jzn's  
    • 效率满足（>95%） Uap0O2n  
    • 信噪比满足（<30db） ]]K?Q )9x  
    • 杂散光满足（<5%） fX`u"`o5  
    J[:#(c&c!1  
    11.总结 XiTi3vCe  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Gw3+TvwU+Q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ;/$pxD  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -+@N/d5  
    • 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。 T;(,9>Qsu  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ((A@VcX  
     
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