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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。 q Dd~2"er  
    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。 d;[u8t  
    /hWd/H]  
    2．模拟任务 @r^!{  
    pE]?x $5U  
    +]xFoH  
    DOE： 0Wvq>R.(]7  
    相位型衍射 Ue:z1p;g  
    光束整形器 >T3H qYX5W  
    直径：2mmx2mm l*aj#%ha  
    形状：圆形 Z [Xa%~5>5  
    相位级次：16     R@ Y=o].2  
    _cH@I?B  
    I`RBj`IF  
    3.建模任务：入射光场 P@}Pk  
    U 5w:"x  
    ]DG?R68DQ  
    高斯准直激光光束的光束参数 :t$aN|>y  
    OWjJxORB  
    • 波长：632.8nm *O$CaAr\s  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 0 >Z ;Ni  
    O>y'Nqz  
    k8nLo.O  
     . 9G<y 4  
    4.建模任务：期望输出光场 !cW[G/W8  
    v5ur&egVs  
    /TQ}} YVw  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :PY tR  
    oP?YA-#nc  
    • FWHM-直径：0.5mm R0Ue0pF7  
    • 边缘宽度：50um m*0,s  
    • 效率：>95% kYwb -;  
    • 信噪比（SNR）：>30dB b4 #R!  
    • 杂散光：<5% Tpp&  
    G* b2,9&F  
     A~ (l{g  
    u`:hMFTID  
    5.设计方案 ,8G{]X)  
    SjEAuRDvUz  
    H4-qB Z'  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ^nK7i[yF.k  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 k,Qsk d-N]  
    F51.N{'  
    L #[]I,  
     \$*$='6"  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 KLQTKMNv  
     bF}V4"d,B3  
    D<{{ :7n  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 NF$\^WvYSP  
    • 用户必须输入所需的信息 O%!5<8Xrb  
    - 入射场 .y5,x\Pq(  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ,.IEDF<&  
    - 系统参数 JWP*>\P  
    - 制造条件 ZUXr!v/R:1  
    7cg*|E@  
     zW |=2oX2  
    m#H3:-h,  
    7.设计过程 $K~LM8_CKy  
    ,hxkk`  
    HG >j5  
    ,"}Rg1\4t  
    Rs& @4_D  
    F9q8SA#"  
    h:\oly\  
    设计和优化过程由两步完成： w2(guL($  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^,Ydr~|T  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 s Wjy6;  
     ~=r^3nZR/J  
    8.系统模拟 c>bq%}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 C R<`ZNuWz  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 E9! N>0  
    • 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。 9X<OJT;3J  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Y]aW)u  
    $.St ej1  
     bucR">_p  
    @{ ;XZb^  
    9. 初始几何光学设计的结果 AF\T\mtvRm  
    w*j$uW6{  
    %%%fL;-y  
    lVH<lp_ZtK  
    =8 G&3 R  
    感兴趣的优化函数 Q'B6^%:<~  
    • 效率满足（>95%） qd@&59zSh  
    • 信噪比不满足（<30db） sPAg)6&M  
    • 杂散光不满足（>5% 5__+_hO ;3  
     em@EDMvI  
    Jhkvd<L8`m  
    Vsq8H}K  
    }w-wSkl1  
    10. 后续IFTA优化后的结果 G)=HB7u[a  
           -7>)i  
    fg%&N2/(.B  
    1r[@(c0  
     (3vHY`9  
    )YW<" $s  
    感兴趣的优化函数 "7%:sty  
    • 效率满足（>95%） JeH;v0  
    • 信噪比满足（<30db） 1pp -=$k  
    • 杂散光满足（<5%） ] 7;f?+  
    ;bu#8,  
    11.总结 #>;FUZuJr  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 cRvvzX  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Hq&"+1F  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4NVV5_K a  
    • 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。 JEn3`B!*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 6Q|k7*,B  
     
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