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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。 eTY(~J#'  
    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。 8Tp!b %2.  
    zZPXI&,  
    2．模拟任务 "Y=4Y;5q  
    f!cYLU1e@  
    {9nH#yv  
    DOE： @ | (Tg  
    相位型衍射 PD:lI]:s  
    光束整形器 x J\>;$CY  
    直径：2mmx2mm 4ZT0~37(  
    形状：圆形 oUN;u*  
    相位级次：16     2>kk6=<5'  
    @$o^(my  
    g+KuK`\N%  
    3.建模任务：入射光场 ?!n0N\|i]  
    )Tf,G[z&ge  
    _%PEv{H0.  
    高斯准直激光光束的光束参数 wD $sKd  
    tI+P&L"  
    • 波长：632.8nm 9Pdol!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm wf,w%n  
    %I%OHs  
    ~J|B  
     *<ww~^a  
    4.建模任务：期望输出光场 JcW<<7R  
    "jP{m; p  
    ;PWx#v+vwF  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: W7q!F  
    $1bzsB|^  
    • FWHM-直径：0.5mm <USr$  
    • 边缘宽度：50um Q;2n  
    • 效率：>95% M tBoX*"  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 9S<at MB  
    • 杂散光：<5% %xP'*EaM?  
    xn2f!\%p  
     i0{sE  
    N=TDywRI  
    5.设计方案 |j!U/n.%w  
    Y86 mg7[U/  
    Rj])c^ZA'*  
    • 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）。 ^wb$wtL('  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 PsyXt5Dk  
    m4'x>Z  
    aQL$?,  
     =.t3|5U8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 rLI );!^-  
     H.!\j&4j  
    7tU=5@M9D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xC-&<s  
    • 用户必须输入所需的信息 vptBDfzz  
    - 入射场 3KN})*1  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） >1NE6T  
    - 系统参数 W=!di3IA  
    - 制造条件  [?moS!  
    +y9WJ   
     ]}>uvl^l  
    71OQ?fc  
    7.设计过程 I+']av8e  
    <g{d >j  
    CP6xyXOlPB  
    .%x%(olf  
    Yjh02wo  
    i5Dq'wp  
    9"b  =W@  
    设计和优化过程由两步完成： s=83a{#K  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 xA]}/*  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 3s$vaV~(a  
     )]3_o!o  
    8.系统模拟 {*AYhZ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 i6$q1*  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 W&;,7T8@  
    • 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。 RKO}  W#?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !6l}s$1i|  
    o$KW*aDp  
     xw~3x*{  
    L_Lhmtm}m  
    9. 初始几何光学设计的结果 GVUZn//  
    p\ _&  
    3u~V&jl  
    3&KRG}5  
    8 ;"HM5+  
    感兴趣的优化函数 4~Jg\@  
    • 效率满足（>95%） rqz`F\A;%  
    • 信噪比不满足（<30db） 2su/I  
    • 杂散光不满足（>5% c^x5 E`{  
     bSj-xxB]e  
    }ISc^W) t  
    0artR~*}  
    eizni\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 s|9[=JMG  
           \<W/Z.}/  
    Ln"D .gpq  
    W>y &  
     in#lpDa[  
    BY`vs+]XY  
    感兴趣的优化函数 }}gtz-w  
    • 效率满足（>95%） hK 1 H'~c  
    • 信噪比满足（<30db） HJt@m &H|  
    • 杂散光满足（<5%） n'qWS/0U=  
    OZ6:u^OS]  
    11.总结 fHiS'R  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 F-%Hw  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |}isSCt  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 i2l/y,UX  
    • 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。 \"1%>O*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 +D d !  
     
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