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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。 } cH"lppX  
    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。 V~%WKQ  
    #,|_d>p:  
    2．模拟任务 /=O+/)l`  
    Dv\:b*  
    P\G C8KV]  
    DOE： ?X5glDZ$  
    相位型衍射 c#4ZDjvm6  
    光束整形器 IWbp^l+!t  
    直径：2mmx2mm {)dEO0 p  
    形状：圆形 nms<6kfzL  
    相位级次：16     e"&9G}.f  
    5qAE9G!c  
    kgI.kT(=  
    3.建模任务：入射光场 &@.=)4Y  
    Z_ FL=S\  
    t$kf'An}/  
    高斯准直激光光束的光束参数 myo~Qqt?  
    r^ Rcjyc1  
    • 波长：632.8nm 5)zj){wL  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &4$43\(D  
    ^`PSlT3<F  
    '\vmfp =  
     vpr @  
    4.建模任务：期望输出光场 VL,?91qwe  
    K=^_Ndz  
    pU)3*9?cIl  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o dQ&0d  
    9!/1F !  
    • FWHM-直径：0.5mm Ss#{K;  
    • 边缘宽度：50um J$=b&$I(  
    • 效率：>95% E/Gs',Y  
    • 信噪比（SNR）：>30dB whp\*]8  
    • 杂散光：<5% Vm%ux>}  
    sMpC4E  
     .$E~.6J %i  
    di P4]/%1  
    5.设计方案 /iJhCB[QZ  
    $S-;M0G x  
    Js2_&?}3f  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 *V<2\-  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 IfI$  
    u$`x]K=Zsm  
    [AOluS  
     F v^80M=z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5r}(|86O/  
     V?=zuB?'  
    nhaoh!8A6  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 a9q?9X  
    • 用户必须输入所需的信息 G&@RLht  
    - 入射场 hI#M {cz  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） j`-y"6)  
    - 系统参数 (Y@|h%1W  
    - 制造条件 G5@fqh6ws  
    .`8,$"`4)  
     vWU4ZBT8G  
    U=?"j-wN  
    7.设计过程 _EBDv0s  
    4!RI2?4V  
    8Nq Iz  
    Am^O{`r41  
    -2u+m  
    K`Zb;R X  
    \}Kp=8@nE  
    设计和优化过程由两步完成： p:n^c5  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 R$,iDv.jI  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &7nfTc  
     1OwkLy,P  
    8.系统模拟 2Mi;}J1C{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &!aLOx*3`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 jWm BUHCb  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 dM$G)9N)K  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 L6}x3  
    u5B/Em7,0  
     u:kY4T+Z  
    >~8Df61o`  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^\9G{}VY  
    xa^HU~  
    :iC\#i]6  
    Nm.>C4  
    $7 Uk;xV  
    感兴趣的优化函数 H ?:#Ui(p  
    • 效率满足（>95%） )Ea_:C'  
    • 信噪比不满足（<30db） \ } Szb2  
    • 杂散光不满足（>5%  b- /x  
     =_:L wmI  
    C)kQi2T  
    8-lY6M\R\  
    FDC{8e  
    10. 后续IFTA优化后的结果 -k{R<L  
           6KTY`'I  
    2^lT!X@  
    =5eDT~=2{U  
     *}&aK}h}I  
    wLSYzz  
    感兴趣的优化函数 #9"_|d=l  
    • 效率满足（>95%） W"@lFUi  
    • 信噪比满足（<30db）  aj B  
    • 杂散光满足（<5%） G{Q'N04RA  
    v%Q7\X(  
    11.总结 `3n*4Lz  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ]V("^.~$+C  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <TuSU[]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ea+rjvm  
    • 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。 0)44*T  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 rl7Y=*Dv  
     
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