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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。 `GQiB]Z  
    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。 q[7d7i/r6  
    9*|3E"Vr  
    2．模拟任务 -#wVtXaSc  
    Yxd{&47  
    H_?B{We  
    DOE： i.t9jN  
    相位型衍射 #<wpSs  
    光束整形器 &QTeGn  
    直径：2mmx2mm '}Wu3X  
    形状：圆形 rMHQzQ0%  
    相位级次：16     *NW QmC~  
    ^.#X<8hr  
    #$=8g RZj  
    3.建模任务：入射光场 Q)Iv_N/  
    0TO_1 0D  
    ySQ-!fQnP  
    高斯准直激光光束的光束参数 b6nZ55 h  
    2 {e dW+  
    • 波长：632.8nm :4 j a@~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm @fqV0l!GR  
    ?+n&hHRg  
    N^\2 _T  
     Kx- s0cw  
    4.建模任务：期望输出光场 G#e9$!  
    2f19W# '0  
    {}_Nep/;  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *p&^!ct  
    f v E+.{  
    • FWHM-直径：0.5mm 8QVE_ Eu  
    • 边缘宽度：50um IvTzPPP  
    • 效率：>95% pw,O"6J*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB : 8^M5}  
    • 杂散光：<5% U!&_mD# c  
    kmlG3hOR,  
     ]C16y. ~e  
    rQ~\~g[tP  
    5.设计方案 &yx NvyA[u  
    [1{SY=)  
    e1 x^PT  
    • 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）。 C8IkpAD  
    • 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{?zvq?d  
    ,3Wb4so  
    b7B+eN ?z  
     E X%6''ys  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 TB7>s~)47E  
      0xJ7M.  
    4q>7OB:e  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {=UFk-$=  
    • 用户必须输入所需的信息 fdlvn*H  
    - 入射场 6'xomRpYN  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 5D,.^a1 A  
    - 系统参数 #D+7TWDwNt  
    - 制造条件 -S"5{N73  
    @#RuSc  
     0b/i r2  
    I eG=J4:*  
    7.设计过程 M|\^UF2e  
    U1ZIuDg'E  
    JD6aiI!Su  
    x_*%*H  
    f UC9-?(K  
    d/3J' (cq  
    u!Xb?:3uj  
    设计和优化过程由两步完成： ~C&*.ZR  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 aaDP9FW9e  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 '|A|vCRCG  
     Hd9XfU  
    8.系统模拟 ^ eQFg>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 F{<5aLaYti  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ? ^M /[@  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 2 {bhA5L  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vCw<G6tD  
    =#qZ3 Qz_  
     s~*}0-lS  
    HPrq1QpK  
    9. 初始几何光学设计的结果 k<a;[_S  
    /F.Wigv  
    u*3NS$vH  
    =; 0wFwSz  
    {~SaRB2<'  
    感兴趣的优化函数 {_?rh,9q  
    • 效率满足（>95%） _AFQ>j  
    • 信噪比不满足（<30db） jMM$d,7B  
    • 杂散光不满足（>5% H~noJIw#  
     eG5Y+iL-V  
    &-%>q B|*  
    )VSwT x&  
    V A<5uk04K  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .N,&Uv-  
           tF*szf|$-  
    7p.>\YtoR}  
    %Y]=1BRk}  
     xl(@C*.sC1  
    =pcF:D#+  
    感兴趣的优化函数 G O{ . 9_2  
    • 效率满足（>95%） nd ink$  
    • 信噪比满足（<30db） ~. YWV  
    • 杂散光满足（<5%） 5;\gJf  
    $Az^Y0[D  
    11.总结 |Os6V<u"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Y4E/?37j  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 TX}T|ri  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "9IYB)Js  
    • 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。 )[L^Dmd,  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 qH> `}/,P  
     
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