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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。 .98.G4J>  
    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。 QAaF@Do  
    #Go(tS~o  
    2．模拟任务 Y. TYc;  
    }GRMZh_8  
    utd:&q|}  
    DOE： L[]^{ O   
    相位型衍射 91;HiILgT  
    光束整形器 :J%'=_I&H  
    直径：2mmx2mm LkaG[^tfN  
    形状：圆形 ^uBwj }6  
    相位级次：16     [#X|+M&u6  
    |4xo4%BQ>  
    }vsO^4Sjc  
    3.建模任务：入射光场 6e:P.HqjA  
    H0tF  
    83?1<v0%  
    高斯准直激光光束的光束参数 l4 `^!  
    "w^Nu6  
    • 波长：632.8nm " ~n3iNkP  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm lu3.KOD/  
    E(/ sXji!  
    {jG.=}/Dk  
     ruHrv"29  
    4.建模任务：期望输出光场 iwkJ~(5z  
    GXEcpc08  
    4f jC  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: q4k`)?k9  
    w7ZG oh(  
    • FWHM-直径：0.5mm zkG>u,B}  
    • 边缘宽度：50um O99mic  
    • 效率：>95% 7AeP Gr  
    • 信噪比（SNR）：>30dB |Pf(J;'[  
    • 杂散光：<5% 2|s<[V3rP-  
    zze z~bv7:  
     Ut':$l=  
    %6Rp,M9=  
    5.设计方案 iRouLd  
    aYBTrOdz  
    <hMtE/05B  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 /THNP 8.  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 rkq)&l=ny  
    q'2`0MRa  
    [lOf|^9  
     yYBNH1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Np)ho8zU  
     @bY?$fj_u  
    # hZQ>zcF  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .5^a;`-+  
    • 用户必须输入所需的信息 3~:0?Zuq  
    - 入射场 4y1>  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） kI<Wvgo L  
    - 系统参数 (`F|nG=X  
    - 制造条件 ?Oqzd$-  
    1ThwvF%Qo  
     E0T&GR@.  
    Y.(v{l  
    7.设计过程 >6k}HrS1V  
    s`r-v/3l  
    8Kk3_ y  
    SF"#\{cjj  
    7|K3WuLL  
    A1=_nt)5  
    %`eJ66T  
    设计和优化过程由两步完成： qj`,qm P  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 KS?mw`Nr  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 % mJ~F*Dy  
     uFC?_q?4\  
    8.系统模拟 CJv> /#$/F  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 IO*l vy  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ?Q;kZmQl  
    • 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。 ;m' '9z)2  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 { v,{x1  
    ' *}^@[&  
     .#sz|0  
    W  _J&M4  
    9. 初始几何光学设计的结果 C`3V=BB  
    |.Em_*VG  
    wKGo gf[(%  
     gm(De9u  
    sRi?]9JIl  
    感兴趣的优化函数 C1KfXC*|L  
    • 效率满足（>95%） 6k:y$,w  
    • 信噪比不满足（<30db） q Frt^+@  
    • 杂散光不满足（>5% E(% XVr0W  
     6g}^Q?cpV#  
    \QliHm!  
    <D~6v2$  
    gxI&f  
    10. 后续IFTA优化后的结果 J6eJIKK  
           kkT3 wP  
    O+p]3u  
    Mm "Wk  
     E2Us#a  
     NvUu.  
    感兴趣的优化函数 stX'yya  
    • 效率满足（>95%） d[) _sa  
    • 信噪比满足（<30db） C/CN '  
    • 杂散光满足（<5%） ax<g0=^R  
    }iD$4\ L  
    11.总结 M8\G>0Hc6  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 HmhUc,EC  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "EN98^ Sl  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3b+7^0frY#  
    • 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。 4g>1G qv6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &}>|5>cJu  
     
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