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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。 Zw9FJ/Zn@  
    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。 (9 GWbB?  
    Hqx-~hQO  
    2．模拟任务 P {jbl!UD7  
    CL;}IBd a  
    aEWWP]  
    DOE： FFpT~.  
    相位型衍射 RFcv^Xf  
    光束整形器 V>LwqS~`  
    直径：2mmx2mm W:nef<WH  
    形状：圆形 rJT a  
    相位级次：16     o4,6.1}  
    eA?RK.e  
    eHZws`W  
    3.建模任务：入射光场 FUb\e-Q=  
    nEy&>z  
    X-Kh(Z  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~&{S<Wl  
    RJ&RTo  
    • 波长：632.8nm @%uUiP0  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7"x;~X  
    MK~8}x2K  
    g2ixx+`?|:  
     -20bPiM$A  
    4.建模任务：期望输出光场  KC6.Fr{  
    b3[!V{|  
    69NeQ$](  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Vwf$JdK%&l  
     A,<E\  
    • FWHM-直径：0.5mm 7U"g3 a)=  
    • 边缘宽度：50um W,n!3:7 s  
    • 效率：>95% Sy_G,+$\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB sb*G!8j  
    • 杂散光：<5% Eyqa?$R  
     %OCb:s  
     LL|r A:  
    -3 *]G^y2  
    5.设计方案 P|E| $)m  
    lgy <?LI\  
    *OsQ}onv  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Y\P8 v  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 M FMs[+2_o  
    3(N$nsi  
    U9 s&  
     &PHTpkaam  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {\1?ZrCI&  
     bsli0FJSh'  
    $8h%a 8I  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 G>}255qY  
    • 用户必须输入所需的信息 Mb}QD~=M  
    - 入射场 o:'MpKm  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） J yK3{wYS  
    - 系统参数 Of#u  
    - 制造条件 gz9j&W.  
    !9e=_mY  
     T&bY a`f]  
    | YWD8 +  
    7.设计过程 ^z*t%<@[Q  
    Dx?,=~W9  
    n( yn<  
    a58H9w"u)  
    uH^-R_tQ  
    vh%B[brUJ  
    ,ZNq,$j  
    设计和优化过程由两步完成： oZgjQM$YP  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <n$'voR7]  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 PFjL1=7I  
     'H>^2C iM  
    8.系统模拟 rs[T=CQ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ? OM!+O  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .p[ux vp  
    • 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。 9cF[seE"0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 F)QDJE0  
    "(O>=F&  
     /,yd+wcW#  
    LH% F 8  
    9. 初始几何光学设计的结果 7n<{tM  
    [9L:),&u  
    &p@O _0nF  
    ZLejcYS  
    #c!lS<z  
    感兴趣的优化函数 03Ycf'W  
    • 效率满足（>95%） d7upz]K9g  
    • 信噪比不满足（<30db） CHX#^0m.  
    • 杂散光不满足（>5% /([kh~a  
     KZE,bi: ~  
    J ZS:MFA  
    N4!O.POP  
    _`T_">9r  
    10. 后续IFTA优化后的结果 a;+9mDXx:  
           ;A*]l' [-  
    a1lh-2x X  
    ?6U0PChy  
     NXrlk  
    rEW b"  
    感兴趣的优化函数 )ez9"# MH'  
    • 效率满足（>95%） >y 3=|  
    • 信噪比满足（<30db） TvbE2Q;/UL  
    • 杂散光满足（<5%） kl:Bfs)b  
    gM:".Ee  
    11.总结 46h<,na?,  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 wmLs/:~  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #_p\Ie*rd  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 zrb}_  
    • 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。 ~]2K ^bh8&  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 sXPe/fWo  
     
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