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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。 ^77W#{Zs  
    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。 6m_mma_,&  
    uMQI Aapb  
    2．模拟任务 H,% bKl#  
    (%B{=w}8  
    _pTcSp 3  
    DOE： :Qge1/  
    相位型衍射 )gdeFA V  
    光束整形器 A$@;Q5/2  
    直径：2mmx2mm U"r*kO%  
    形状：圆形 d'';0[W)  
    相位级次：16     9Vt ^q%DC  
    3RtVFDIZA"  
    Xe_ <]|  
    3.建模任务：入射光场 .) Ej#mk  
    $4{sP Hi)I  
    }+!"mJx@  
    高斯准直激光光束的光束参数 %tVU Rj  
    + +L7*1t  
    • 波长：632.8nm "&={E{pQ  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm DSLX/u o1  
    =p;cJ%#2]'  
    |Y!^E % *  
     d ~ M;  
    4.建模任务：期望输出光场 )]fiyXA  
    *ak0(yLn)  
    ZD&F ,2v  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: RnH?95n?{  
    \Eh5g/,[  
    • FWHM-直径：0.5mm eX$KH;M  
    • 边缘宽度：50um ;{I9S'  
    • 效率：>95% GN|"RuQ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ]H/,Q6Q  
    • 杂散光：<5% AOg'4  
    *y4g\#o.  
     lR %#R  
    #m U\8M,  
    5.设计方案 i431mpMa  
    *P' X[z  
    _#K|g#p5  
    • 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）。 |mH* I  
    • 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）。 "e-Y?_S7R8  
    4 ?BQ&d  
    g"/n95k<  
     T9c7cp[  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 vGi<" Sn7  
     &n1Vv_Lb  
    9y7hJib  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 [x)T2sA  
    • 用户必须输入所需的信息 RFbf2s\t  
    - 入射场 3f5YPf2u  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +k6` tl~*  
    - 系统参数 qXtC7uNj$  
    - 制造条件 9Buss+K?/h  
    O]XRalkEM  
     W<q<}RSn  
    RZxh"lIo  
    7.设计过程 I q|'#hs  
    K["rr/  
    :?f+*  
    ;jgf,fbM  
    q&:7R .Ci  
    ?Q_ @@)  
    yM 7{v$X0  
    设计和优化过程由两步完成： ll5;09  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 B}04E^  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Cj#wY  
     <Ch9"1f3,  
    8.系统模拟 w#1BHx  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 2Ug_3ZuU  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S<(i/5Z+  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 UG.:D';3,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 `n6cpX5  
    { 5r]G  
     =RUy4+0>F  
    ^X_ ;ZLg.  
    9. 初始几何光学设计的结果 5%D`y|  
    3z0Bg  
    e_!h>=$%8  
    %rB,Gl:)g  
    O$z"`'&j#  
    感兴趣的优化函数 \X %#-y  
    • 效率满足（>95%） ;ZB=@@l(  
    • 信噪比不满足（<30db） DvhF CA}z  
    • 杂散光不满足（>5% f IV"U  
     UZ/LR  
    G!`%.tH  
    HCr}|DxyK  
    n$ByTmKxv  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `/1rZ#  
           YAR$6&  
    * 0K]/tn<  
    ,w"cY?~<  
     4r;le5@  
    iM!V4Wih6  
    感兴趣的优化函数 )Fd)YJVR  
    • 效率满足（>95%） EE09 Er %\  
    • 信噪比满足（<30db） ],AtR1k  
    • 杂散光满足（<5%） )[Rwc#PA;  
    I!F&8B+|  
    11.总结 R;AcAJ;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 C=;}7g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3K(/=  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 &T-:`(  
    • 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。 ^Zs ^  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =?L16mu1&  
     
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