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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。 Jc~E"x  
    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。 "zZ&n3=@  
    iiwpSGFl]  
    2．模拟任务 ] EyeBF)$  
    YbvX$/zGu  
    \!X?zR_  
    DOE： !5;t#4=  
    相位型衍射 tvWH04T  
    光束整形器 \FI^ Vk  
    直径：2mmx2mm O~Uw&Bq  
    形状：圆形 6bL"LM`s  
    相位级次：16     urxqek  
    9c5!\m1  
    FYeEG  
    3.建模任务：入射光场 ;2W2MZ!TF  
    5~yb ~0  
    0e9A+&r  
    高斯准直激光光束的光束参数 T^.{9F]*S  
    Z)v)\l9d  
    • 波长：632.8nm Nzc>)2% N  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;^.9#B,<  
    2<.Vv\ =  
    &kq7gCd  
     7dhn'TW  
    4.建模任务：期望输出光场 S^g]:Xh&  
    :A$wX$H01  
    s@M  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: g Np-f  
    y84XoDQ  
    • FWHM-直径：0.5mm ?lG;,,jc,W  
    • 边缘宽度：50um bG1 ofsU  
    • 效率：>95% &x/k^p=  
    • 信噪比（SNR）：>30dB o(SuUGW  
    • 杂散光：<5% 0- Yeu5A  
    w\v&3T   
     tYI]=:  
    { ;' :h  
    5.设计方案 EreAn  
    D;yd{]<  
    _9qEZV  
    • 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）。 L3' \r  
    • 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）。 "] 9_Fv  
    'v`~(9'Rcj  
    Rmgxf/  
     9w$7VW;  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 jM[f[  
     dTgM"k  
    4jD\]Q="1  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !%)L&W_  
    • 用户必须输入所需的信息 1o)=GV1  
    - 入射场 F_~6n]Sr  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ma`w\8 a  
    - 系统参数 :'b%5/ ^q  
    - 制造条件 8Y]}Gb!  
    _.hIv8V  
     z'v9j_\  
    Dl@{}9  
    7.设计过程 hG[4O3jo\  
    dR%q1Y&`  
    >R) F}  
    EsNk<Ra  
    f>b!-|  
    <y'qo8oqF  
    >pJ6{Ip  
    设计和优化过程由两步完成： fLc!Sn.Y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +&zb^C`J  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 nEuct4BcL}  
     F F(^:N  
    8.系统模拟 U &f#V=Rg  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 xBt4~q;#sE  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 L_`Xbky  
    • 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。 la1D2 lM  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )OS>9 kFH  
    HK=CP0H  
     /:Rn"0   
    'G3+2hah  
    9. 初始几何光学设计的结果 ?cA8P.?^A  
    WCWSLEAza  
    0fZ:")&4,  
    6Eij>{v  
    yDDghW'\WU  
    感兴趣的优化函数 z1)$  
    • 效率满足（>95%） m.|qVN  
    • 信噪比不满足（<30db） Bl:{p>-q  
    • 杂散光不满足（>5% 'bbV<? ):  
     R'jUS7]Y  
    kwDjK"  
    Gl d H SCy  
    Uv#>d}P  
    10. 后续IFTA优化后的结果 zLE>kK  
           0]/,m4a#n  
    ZJ)3GF}4  
    -O>^eMWywo  
     ^M[-K`c}  
    {-:4O\/  
    感兴趣的优化函数 {yul.m  
    • 效率满足（>95%） :9v*,*@x  
    • 信噪比满足（<30db） u)N2  
    • 杂散光满足（<5%） "Yc^Nc  
    mRg ,A\  
    11.总结 >;T$#LZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .eZPp~[lAN  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 `lH1IA/3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -PIA;#Gs  
    • 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。 IF,i^,  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 dlU JYI  
     
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