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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。 9-a2L JI  
    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。 N}}PlGp$  
    xu"94y+  
    2．模拟任务 `hK>bHj  
    ek(kY6x:  
    D,GPn%Wqi  
    DOE： h$aew63  
    相位型衍射 @\6nXf  
    光束整形器 , Y g5X  
    直径：2mmx2mm s;-78ejj7  
    形状：圆形 a_ 9|xI  
    相位级次：16     ^T}}4I_Y  
    O{")i;v @  
    9 N*S-Po=  
    3.建模任务：入射光场 k}I5x1>&  
    wv7p,9Z[  
    *3.yumcv{L  
    高斯准直激光光束的光束参数 W>q*.9}Y"  
    e}](6"t`5  
    • 波长：632.8nm EDq$vB  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 0gv3v@QO  
    9*-pden l  
    J3lG"Ww  
     r}_Lb.1]  
    4.建模任务：期望输出光场 eN<>#: `  
    |c 06ix;).  
    { .aK{ V  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: )tN?: l  
    !7mvyc!'!  
    • FWHM-直径：0.5mm L)kb (TH  
    • 边缘宽度：50um Gs_*/E7,  
    • 效率：>95% _XY`UZ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB P<cMP)+K  
    • 杂散光：<5% p@cfY]<7  
    )d770Xg+  
     F.~n  
    2d5}`>  
    5.设计方案 (aDb^(]>  
    [|:QE~U@  
    ;xW8Z<\-  
    • 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）。 ! F0rd9  
    • 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）。 PZ  
    QQ^Gd8nQ  
    njy~   
     ot|N;=ZKo  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Xk{!' 0  
     0%;N9\  
    ,h%D4EVx  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1&X}1  
    • 用户必须输入所需的信息 KXoL,)Hl  
    - 入射场 L?=#*4t  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） fbh6Ls/  
    - 系统参数 [+hy_Nc$  
    - 制造条件 XPHQAo[(s  
    PtQQZ"ept  
     I!|y;mh:it  
    e={k.y }x}  
    7.设计过程 L Yh@ u1p  
    (l\a'3a.  
    nwa\Lrh  
    >:w?qEaE  
    XAjd %Xv<  
    d u.HSXK  
    (w5u*hx  
    设计和优化过程由两步完成： 9nT?|n]>  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /~H[= Pf  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 fkdf~Vb  
     :`:xP  
    8.系统模拟 4mEzcwo'  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 07.nq;/R  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :wQC_;  
    • 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。 .o-0aBG  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X4d Xm>*?=  
    Nc G,0K  
     AC 9{*K[  
    fC=fJZU7$  
    9. 初始几何光学设计的结果 E)KB@f<g*  
    .yZK.[x4  
    [:AB$l*  
    6!4';2Q  
    >}-~rZ  
    感兴趣的优化函数 NzjMk4t  
    • 效率满足（>95%） $a`J(I  
    • 信噪比不满足（<30db） !a' K &  
    • 杂散光不满足（>5% 5."5IjZu  
     >nc4v6s  
    whV&qe;sw  
    Q{H17]W  
    *,E;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4st~3,lR$  
           9uuta4&uI  
    p@#]mVJ>9  
    99J+$A1  
     CkRyzF  
    %GM>u2baw  
    感兴趣的优化函数 n"(7dl?  
    • 效率满足（>95%） A;odVaH7  
    • 信噪比满足（<30db） &foD&  
    • 杂散光满足（<5%） \eEds:Hg  
    )J;ny!^2  
    11.总结 _GE=kw;:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?lF mXZy`  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 pNP_f:A|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $kD7y5  
    • 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。 f_oq1W)9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 S  <2}8D  
     
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