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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。 wx YGr`f  
    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。 7VL|\^Y`q  
    7Gy:T47T\@  
    2．模拟任务 # 1dg%  
    =[LorvX+  
    fH$#vRcq  
    DOE： _*MK"  
    相位型衍射 8:> V'j  
    光束整形器 v*%52_   
    直径：2mmx2mm pdvnpzj  
    形状：圆形 Hq!|r8@6  
    相位级次：16     ]qxl^Himq  
    "c|Rpzs[  
    :q?#$?  
    3.建模任务：入射光场 ~9E_L?TW*  
    YV!hlYOBi  
    @\o"zU  
    高斯准直激光光束的光束参数 2TNK  
    } `5k^J$x  
    • 波长：632.8nm 8g Z)c\  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm -Jw4z# /-  
    Ri~$hs!  
    j[.nk  
     ]!&$&t8.  
    4.建模任务：期望输出光场 bzxf*b1I  
    6uT*Fg-G  
    {/H<_  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ft$RF  
    CH&{x7$he  
    • FWHM-直径：0.5mm a[ayr$Hk?  
    • 边缘宽度：50um wjD<"p;P  
    • 效率：>95% Fxc_s/^=t  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Cs7ol-\)  
    • 杂散光：<5% gWzslgO6  
    P^Owgr=Y  
     t ^[fu,  
    E6Z kO/  
    5.设计方案 iER@_?  
    KmTFJ,iM  
    }\Rmwm-  
    • 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）。 f:ObI  
    • 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）。 >36,lNt  
    <|jh3Hlp  
    kDMvTVd  
     yDwh]t  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 y<E]; ub  
     zh*D2/ r  
    f!`? _  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 | @$I<  
    • 用户必须输入所需的信息 V`1{*PrI@L  
    - 入射场 j~G(7t  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） dpw-a4o}  
    - 系统参数 e-`.Ht  
    - 制造条件 {;u,04OVK  
    .8u@/f%pV  
     XFvl  
    BEvY&3%l  
    7.设计过程 5dI=;L >D  
    HyVV,q^E  
    fy4zBI@  
    vxj:Y'}  
    5P%#5Yr2  
     }o*A>le  
    N=KtW?C  
    设计和优化过程由两步完成： M|mfkIk0MB  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 _huJ*W7lR  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 t]@>kAA>2L  
     n@RmH>"  
    8.系统模拟 Nw1*);b[y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 3NLn}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 c 'wRGMP  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 in<.0v9w  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )>:~XA|?  
    w;`Jj -  
     1 >j,v+  
    mi7?t/D1Z  
    9. 初始几何光学设计的结果 Y~g{9 <!  
    )|xu5.F  
    ,<t.Iz%  
    z7bJV/f  
    9 A ?{}c  
    感兴趣的优化函数 Ne1Oz}  
    • 效率满足（>95%） EGUlLqP6e  
    • 信噪比不满足（<30db） mG&A_/e!9  
    • 杂散光不满足（>5% ,s#~00C|  
     IDH~nMz  
    {x_.QWe5  
    P\7*ql`  
    id1cZig  
    10. 后续IFTA优化后的结果 S@HC$  
           TjTG+uQ  
    ='o3<}  
    \mc0fY  
     f47]gtB-  
    Q:(mK* _  
    感兴趣的优化函数 )OV0YfO   
    • 效率满足（>95%） KUUA>'=  
    • 信噪比满足（<30db） CW &z?Bra  
    • 杂散光满足（<5%） a.Z@Z!*  
    (w hl1  
    11.总结 Snf_{A<  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %;k Hnl  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 9E2iZt]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 1P!)4W  
    • 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。 z3+@[I$  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \9VF)Y.ke  
     
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