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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。 ExMd$`gW  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 X7[gfKGL)N  
    gX7R-&[UD  
    2．模拟任务 1 +Ue m  
    [ [pt~=0  
    IA{W-RRb  
    DOE： 2% /Kf}+  
    相位型衍射 CxN xb)c &  
    光束整形器 zWv0y8[d  
    直径：2mmx2mm a4gX@&it_k  
    形状：圆形 ?20R\ ]U  
    相位级次：16     G')zDx  
    8O$ LY\G  
    6(BgnH8oc  
    3.建模任务：入射光场 74a@/'WbE  
    nMZ)x-  
    }%-iJ\  
    高斯准直激光光束的光束参数 J3(E{w8Q  
    UG=]8YY!  
    • 波长：632.8nm YaL:6[6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm qE|syA9  
    ^8A [ ^cgq  
    r/HCWs|  
     1q@R04i  
    4.建模任务：期望输出光场 ( Zd(?">i  
    Z1:%Aq xP  
    <hj2'd U  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: d =n{Wn{C  
    ji ./m8(  
    • FWHM-直径：0.5mm <,rOsE6  
    • 边缘宽度：50um F>3 o0ke}  
    • 效率：>95% Goc?HR  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?Pp*BB,*y  
    • 杂散光：<5% 8e3eQ  
    la)^`STh  
     i;U*Y *f  
    6 Bdxdx*zt  
    5.设计方案 (ie%zrhS  
     oC*a;o  
    V=dOeuYd  
    • 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）。 Q$:Q6 /5.  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 aK95&Jyw&  
    >X eXd{$  
    *i^$xjOa  
     16Jq*hKU  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Hz."4nhv  
     abm 3q!a-  
    N0Y4m_dm*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @ci..::5  
    • 用户必须输入所需的信息 VXWV Pj#  
    - 入射场 vdAd@Z~\  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ruvfp_:  
    - 系统参数 ;nP(S`'  
    - 制造条件 lTP#6zqfv  
    2dkWzx  
     j&_>_*.y  
    V){Io_"  
    7.设计过程 )J> dGIb  
    pR93T+X  
    _<FUS'"  
    ;'8Wl  
    Wp8>Gfb2  
    ~{tO8 ]  
    ){w{#  
    设计和优化过程由两步完成： #jrlNg4(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 v9-4yZU^WR  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 H.4ISmXU  
     2m:K %Em6u  
    8.系统模拟 t_w\k_ T  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 6bhb_U'f  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 un_NBv}  
    • 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。 m^!j)\sM5  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 qb=2J5su  
    Ih|4ISI  
     (k #xF"yI  
    5rB>)p05[  
    9. 初始几何光学设计的结果 c{I]!y^!  
    #eOHe4Vt  
    {qi #  
    GZu12\0nZ  
    O5-GrR^yt  
    感兴趣的优化函数 5(J?C-Pk  
    • 效率满足（>95%） Ovk=s,a)K  
    • 信噪比不满足（<30db） I V# 8W  
    • 杂散光不满足（>5% OxGfLeP.R!  
     $Y_S`#c@i  
    `x/i1^/_@  
    \DS*G7.A+&  
    Od~uYOL/B  
    10. 后续IFTA优化后的结果 V&:x+swt  
           t e-xhJ&K  
    TS9<uRO0  
    qzbW0AM[M  
     3`%E;?2  
    /\-}-"dm  
    感兴趣的优化函数 ajk}&`Wj"  
    • 效率满足（>95%） h>D;QY  
    • 信噪比满足（<30db） n'V{  
    • 杂散光满足（<5%） Slg *[r#  
    JS^DyBXc  
    11.总结 r YKGX?y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?[zw5fUDS  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *{#C;"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 zu{K"7Bx  
    • 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。 0j(U &  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (JlPe)Q5  
     
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