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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。 gKRlXVS  
    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。 5E2T*EXSh  
    Qi|k,1A0  
    2．模拟任务 f5'vjWJ30  
    UhSaqq  
    gY_AO1  
    DOE： -c %'f&P  
    相位型衍射 (>gb9n  
    光束整形器 ,+FiP{`  
    直径：2mmx2mm y>ePCDR3  
    形状：圆形 s_U--y.2r(  
    相位级次：16     Tlk!6A:  
    J$,bsMIX  
    I1JF2" {c  
    3.建模任务：入射光场 mh#_lbe'  
    M?I^`6IOc8  
    _]us1  
    高斯准直激光光束的光束参数 Oo9'  
    ex|h&Vma2V  
    • 波长：632.8nm ne=CN!=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm O?iLLfs  
    aO* v"^oF  
    6e"Lod_ L  
     (ZQ?1Qxo  
    4.建模任务：期望输出光场 iO}KERfU  
    (.kzJ\x  
    \ F)}brPc  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: c4}|a1R\=  
    )%HIC@MM6  
    • FWHM-直径：0.5mm M} Mgz  
    • 边缘宽度：50um SxL/]jWR7  
    • 效率：>95% y_2B@cj  
    • 信噪比（SNR）：>30dB l_P90zm39!  
    • 杂散光：<5% K8h\T4  
    {X-a6OQj  
     [NbW"Y7  
    0*6Q 8`I  
    5.设计方案 fRp(&%8E  
    1?,C d  
    =|H.r9-PK6  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 dAi.^! !  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 d5n>2iO  
    {N@Pk[!  
    yn.[-  
     2fP;>0?  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 }+K=>.  
     ?3<Y/Vg%c  
    7hT@,|(j  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 br*PB]dU  
    • 用户必须输入所需的信息 c,}VC-  
    - 入射场 D{JwZL@7k2  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） {5c]\{O?[  
    - 系统参数 .d+zF,02Z  
    - 制造条件 ow#8oUf=  
    =tl~@~pqI  
     Ei89Ngp\}  
    ;&MnPFmq  
    7.设计过程 wqgKs=y  
    Q|G|5X  
    "_:6v64Gx  
    \+k~p:d_8  
    ^,` L!3  
    \ZBz]rh*  
    Bq tN=  
    设计和优化过程由两步完成： kR{$&cE^  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Q<(aU{  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $dug"[  
     *T:jR  
    8.系统模拟 ){KrBaGa4  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @?& i   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 BJ{?S{"6%G  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 t|*UlTLm  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1D%E})B6  
    UI*&@!%bzp  
     TW=N+ye^1(  
    N]&hw&R{Q  
    9. 初始几何光学设计的结果 Mo4c8wp&SM  
    A>\3FeU>UC  
    <eZrb6a'  
    fyxc4-D  
    Q+Eqaz`  
    感兴趣的优化函数 T#HF! GH]  
    • 效率满足（>95%） X n Rm9%  
    • 信噪比不满足（<30db） o5G]|JM_  
    • 杂散光不满足（>5% c)c_Qv  
     V>ZDJW"G!  
    ?\zyeWK0L  
    ?"@SxM~\  
    L5CnPnF  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ^Zlbs goZ  
           "@rHGxK  
     JY_!G  
    MPLeqk$;  
     PmT<S,}L  
    1 /SB[[g  
    感兴趣的优化函数 a&[>kO  
    • 效率满足（>95%） <80M$a g  
    • 信噪比满足（<30db） ^c| 0?EH  
    • 杂散光满足（<5%） 2L=(-CH9]  
    |V^f}5gd  
    11.总结 nFwdW@E9  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |@hyGu-H+  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4 &0MB>m  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )2r_EO@3HP  
    • 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。 E cd~H+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ;`Z>^.CB  
     
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