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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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    离线infotek
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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。 c_>Gl8J  
    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。 i(4<MB1a  
    a0|hLqI  
    2．模拟任务 wtS*-;W  
    u`'" =Y_E  
    hU$a Z  
    DOE： )ce 6~   
    相位型衍射 I[?\ Or  
    光束整形器 ]$/oSa/  
    直径：2mmx2mm j4/[Z'5ny  
    形状：圆形 p#$/{;yy  
    相位级次：16     syw1Z*WK  
    |Y uf/G%/  
    P) vD?)Q  
    3.建模任务：入射光场 Fx^wV^q3  
    phy}Hk/  
    e?W ,D0h  
    高斯准直激光光束的光束参数 _wKwiJs  
    2 5 \S>  
    • 波长：632.8nm EJn]C=_(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm @;egnXxF<  
    8 W  
    Ksx-Y"  
     cQEUHhRg!  
    4.建模任务：期望输出光场 !+SL=xy!{  
    AlQhKL}|s  
    %Y&48''"  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 0x<ASfka  
    TsFhrtnx&X  
    • FWHM-直径：0.5mm I# tlaz#  
    • 边缘宽度：50um UBwl2Di  
    • 效率：>95%  I0mp[6  
    • 信噪比（SNR）：>30dB <q7o"NI6FZ  
    • 杂散光：<5% \HO)ss)"  
    4kL6aSqT  
     ^("b~-cJ  
    k-ZO/yPo  
    5.设计方案 |.@!CqJ  
    ~:Rbd9IB  
    YYT;a$GTo  
    • 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）。 'APx  
    • 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）。 Pxl,"  
    Z:{| ?4  
    v]cw})l  
     J.UNw8z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 n.@HT"  
     )^(gwE  
    wh(_<VZ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4 {M   
    • 用户必须输入所需的信息 /NQrE#pb  
    - 入射场 'pt(  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @ZISv'F  
    - 系统参数 ~|"Vl<9  
    - 制造条件 ]zYIblpde  
    f7*Qa!!2p]  
     <6(0ZO%,C!  
    myj/93p}`b  
    7.设计过程 Sn[xI9}O  
    |Z>-<]p9g  
    fizW\f8ai  
    p<r^{y  
    E+Bc>xl@ m  
    .'`aX 7{\  
    2q[pOT'k  
    设计和优化过程由两步完成： _WNbuk0  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9JdJn>  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 syr0|K[  
     sV#%U%un  
    8.系统模拟 qIJc\,'  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 B=OzP+  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 YXp\C"~g  
    • 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。 -1 dD~S$  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8)S)!2_h  
    7>f2P!:  
     bhD-;Y!6;  
    rfonM~3?'  
    9. 初始几何光学设计的结果 )M<+?R$];  
    8Ay7I  
    d*tWFr|J-  
    vP,pK=5  
    N~]qQ oj,  
    感兴趣的优化函数 w!"A$+~  
    • 效率满足（>95%） :? )!yI  
    • 信噪比不满足（<30db） L-- t(G  
    • 杂散光不满足（>5% J%"5?)[z  
     NlF*/Rs  
    4P#jMox  
    )bg|l?  
    lq.:/_m0  
    10. 后续IFTA优化后的结果 hwM<0Jf   
           M_!]9#:K7  
    #)}BY"C%  
    !y$##PZ  
     0y$VPgsKf  
    7l7VT?<:  
    感兴趣的优化函数 x"Ll/E)\v]  
    • 效率满足（>95%） WT\wV\Pu  
    • 信噪比满足（<30db） X_'tgP9  
    • 杂散光满足（<5%） :uAL(3pQ  
    ga|<S@u?}  
    11.总结 J,,V KA&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 q+[ )i6!?  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 X[Iy6qt  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |-6`S1.  
    • 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。 K3vZ42n  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 @MibKj>o  
     
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