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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。 mC2K &'[  
    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。 VKV :U60  
    .V4-  
    2．模拟任务 s@Dln Du .  
    ;3x*pjLG:Q  
    aD]! eP/)  
    DOE： @`$'sU  
    相位型衍射 E75/EQ5p]p  
    光束整形器 "!+gA&  
    直径：2mmx2mm w=pr?jt1:  
    形状：圆形 \~RDvsSD  
    相位级次：16     ijsoY\V50  
    @A4$k dJ2  
    .7]P-]uOZ  
    3.建模任务：入射光场 3xT9/8*  
    nr2 Q[9~  
    >-w(P/  
    高斯准直激光光束的光束参数 o^XDG^35`  
    Kv<f< >|L  
    • 波长：632.8nm =Ox}WrU~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm G54J'*Z  
    z',Fa4@z  
    @- }*cQ4u?  
     SE'!j]6jI  
    4.建模任务：期望输出光场 (:aU"5M  
    6<2H 7'  
    D"J',YN$  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +$|fUn{  
    AHRJ7l;a  
    • FWHM-直径：0.5mm M@#T`aS  
    • 边缘宽度：50um N0H=;CIQ  
    • 效率：>95% 2]1u0-M5L  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 1rJ2}d\y  
    • 杂散光：<5% w9{C"K?u=  
    CHsg2S  
     (J[Xryub  
    [% C,&h5  
    5.设计方案 In?=$_p  
    B2e"   
    i|J%jA  
    • 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）。 4qE95THB  
    • 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）。 @(Y!$><Is  
    @^xtxtjzux  
    VGmvfhf#"  
     <%HRs>4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &E_a0*)e  
     )V\@N*L`ik  
    7 !$[XD  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 CuWJai:nQ;  
    • 用户必须输入所需的信息 X/yq<_ g  
    - 入射场 _p^ "l2%D/  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） DsejZ&  
    - 系统参数 H+4j.eVzZU  
    - 制造条件 qx t0Jr8  
    Iko]c_W0  
     q0iJy@?A  
    1@DC#2hPr  
    7.设计过程 u.|Z3=?VG  
    Nob(D'vSr  
    ;f =m+QXU  
     Y !?'[t  
    L=l&,ENy  
    Qc; kj  
    b6bs .  
    设计和优化过程由两步完成： flsejj$  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 "f,{d}u  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 9af.t  
     KwuucY  
    8.系统模拟 p+;& Gg54  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {~3QBMx6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 '+`[)w  
    • 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。 fSkDD>&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 i"WYcF |  
    k, HC"?K  
     {FNkPX  
    w&q[%(G_  
    9. 初始几何光学设计的结果 4J2^zx,H  
    CMXF[X)%  
    Ao\xse{E  
    c.ow4~>  
    o4);5~1l  
    感兴趣的优化函数 nlwqSXw  
    • 效率满足（>95%） F$C6( C?  
    • 信噪比不满足（<30db） T5(S2^)o  
    • 杂散光不满足（>5% X@rA2);6  
     'X^auyL  
    5*AXL .2ih  
    YmziHns`b  
    CKYg!\g(:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 qt@L&v}~j  
           K3T.l#d'L  
    &{}Mds  
    UB/> Ro  
     .%zcm  
    \N,ox(f?gW  
    感兴趣的优化函数 l~c[}wv  
    • 效率满足（>95%） N3%X>*'  
    • 信噪比满足（<30db） 'nmA!s  
    • 杂散光满足（<5%） szI7 I$Qb  
    kZ40a\9 Ye  
    11.总结 $x0SWJ \G  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  {>]\<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 eS`VI+=@0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 kT% wt1T4  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 ,T$ts  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 {&  o^p!  
     
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