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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。 DFFB:<  
    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。 |F^h >^ x  
    ,}_uk]AQ  
    2．模拟任务 /0I=?+QSo  
    ZRo-=/1  
    maTZNzy  
    DOE： u9R:2ah&K  
    相位型衍射 b9@VD)J0E  
    光束整形器 bv8GJ #  
    直径：2mmx2mm X-=J7G`\h#  
    形状：圆形 QHuh=7u)  
    相位级次：16     f$^+;j  
    F|t_&$Is?  
    9 ]W4o"  
    3.建模任务：入射光场 KdB9Q ;  
    `OmYz{*r  
    fKZgAISF  
    高斯准直激光光束的光束参数 [e+$jsPl  
    IB+)2`  
    • 波长：632.8nm H0.,h;  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm o{&UT VyGs  
    'U'#_mYG  
    '}q1 F<&  
     nmrYBw>  
    4.建模任务：期望输出光场 ,dIo\Lm  
    CD+2 w cy  
    4C{3>BE  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^9C9[$Q  
    {l-V  
    • FWHM-直径：0.5mm J6Q}a7I#  
    • 边缘宽度：50um kGX;x}q  
    • 效率：>95% @)YQiE$  
    • 信噪比（SNR）：>30dB b_JW3l  
    • 杂散光：<5% =wy3h0k^  
    2i3& 3oz]O  
     Ut xe  
    w+0Ch1$  
    5.设计方案 _ooSMp|  
    (\6R"2  
    JrdH6Zg  
    • 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）。 ?~5J!|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）。 g$f ;  
    \!tS|h  
    HKdR?HM1  
     8/y~3~A{D  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 bu2'JIDR  
     E|A,NPf%I  
    !B3lsXLSY  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >xt*(j&}  
    • 用户必须输入所需的信息 p3NTI/-  
    - 入射场 -^JGa{9*  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） : a4FO  
    - 系统参数 6v9{ $:  
    - 制造条件 Uieg4Iro  
    } bs2Rxkh  
     6GD Uo}.  
    7BX%z$_)A  
    7.设计过程 drQioH-  
    YTco;5/  
    M\s^>7es  
    0CD2o\`8  
    JqdNO:8  
    E5%ae (M^  
    !\NKu1ta  
    设计和优化过程由两步完成： )^&)f!f  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 RhJL`>W`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 d\ &jl`8*  
     +"] 'h~W  
    8.系统模拟 3o'SY@'W  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?ExfxR!~  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ccocv>=Q&J  
    • 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。 \4SFD 3$&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 '7F`qL\/#(  
    Z6b3gV  
     iDO~G($C  
    DOXRU5uP3  
    9. 初始几何光学设计的结果 Mdh(Mp(w  
    NRKAEf_#w  
    c3lfmTT6^  
    S)"5X)mq  
    n^/,>7J   
    感兴趣的优化函数 ;e0>.7m  
    • 效率满足（>95%） MjI}fs<   
    • 信噪比不满足（<30db） `,(1'  
    • 杂散光不满足（>5% w9}I*Nra  
     f ( `.q  
    {kJ[)7  
    %a/O7s6  
    ,Z%!38gGsu  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8IC((  
           RWBmQg^]X  
    q<JI!n1O  
    JoZC+G  
     (6\A"jey\x  
    )m[!HE`cZ  
    感兴趣的优化函数 %!rsu-W:Y  
    • 效率满足（>95%） T6H"ER$  
    • 信噪比满足（<30db） -T{~m6  
    • 杂散光满足（<5%） [uRsB5  
    &F#X0h/m=  
    11.总结 @F7QQs3  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 j7-#">YL  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 xDr *|d  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5<w0*~Z d~  
    • 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。 7*XG]=z/  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 PfrW,R~r  
     
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