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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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    光券
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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。 Z_d"<k}I  
    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。 ] lB zpD  
    ex3Qbr  
    2．模拟任务 i+_LKHQN  
    g3R(,IH  
    N]<(cG&p  
    DOE： S@qp_!  
    相位型衍射 Ey6R/M)?:y  
    光束整形器 !X>u.}?g  
    直径：2mmx2mm 0RUk^  
    形状：圆形 2MkrVQQ9g  
    相位级次：16     qQ@| Cj  
    / f%mYL  
     @/2Kfr  
    3.建模任务：入射光场 9T,/R1N8  
    Dg&84,bv^  
    -yqsJGY  
    高斯准直激光光束的光束参数 `Q] N]mK  
    f :c'j`  
    • 波长：632.8nm F:{*4b  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm k+<9 45kC  
    Hbm 4oYN  
    Sg#XcTG  
     >lI7]hbIs  
    4.建模任务：期望输出光场 ,:_c-d#  
    OM*_%UF  
    #c"eff  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: mH*ldf;J;=  
    FpoH m%+  
    • FWHM-直径：0.5mm %!aU{E|@_  
    • 边缘宽度：50um .sMs_ 5D  
    • 效率：>95% Kxe\H'rR  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Nw;qJ58@  
    • 杂散光：<5% h2l;xt  
    X{9^$/XsJ  
     SI(f&T(  
    &2'-v@kK  
    5.设计方案 r pNb.  
    6j#JhcS+  
    ,75)  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 hor7~u+  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 fF Q|dE;cF  
    7"(!]+BW!O  
    .)Tj}Im2p  
     53Adic  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 B2`S0 H  
     } ueFy<F  
    1? >P3C  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `lhw*{3A  
    • 用户必须输入所需的信息 @W,jy$U  
    - 入射场 MP]<m7669*  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2YD\KXDo  
    - 系统参数 V<ESj K8  
    - 制造条件 b3(* /KgK  
    )"?4d[ 5  
     c*USA eP  
    3%WB?k c  
    7.设计过程 3JazQU  
    ,Oo`*'a[o7  
    I-#H+\S  
    7ZcF0h  
    z^Hc'oVXj:  
    \#sD`O  
    2"/MM2s  
    设计和优化过程由两步完成： OL'Ito  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 D9rQ%|}S  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 h~dQ5%  
     n#_B4UqW%  
    8.系统模拟 hp dI5  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 8|&,JdT  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 lu utyK!  
    • 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。 ''17(%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 }F08o,`?  
    7iB!Uuc  
     ?%kgfw@)  
    h]7_ N,  
    9. 初始几何光学设计的结果 _3IT3mb2n  
    ,@$5,rNf  
    Ple.fKu  
    !2!~_*sGe  
    4jT6h9%  
    感兴趣的优化函数 kc'$4 J4Tw  
    • 效率满足（>95%） X9>fE{)!  
    • 信噪比不满足（<30db） I}$`gUXX8x  
    • 杂散光不满足（>5% vHaM yA-  
     \PX4>/d@y  
    cXweg;  
    q~{) {t;  
    w\C1Bh!  
    10. 后续IFTA优化后的结果 <,vIN,Kl8/  
           RB>=#03  
    )W\)37=.  
    lg^'/8^f  
      3@Ndn  
    2- iY:r  
    感兴趣的优化函数 DYX{v`>f^  
    • 效率满足（>95%） HcRw9,I'  
    • 信噪比满足（<30db） 7w )?s@CD  
    • 杂散光满足（<5%） S!K<kn`E3  
    ,GOIg|51  
    11.总结 t FU4%c7V  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 fe .=Z&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 `$a!CJu,  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 =<\22d5L  
    • 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。 ,%!m%+K9a  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 X G#?fr}L  
     
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