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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。 W'@ |ob  
    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。 ]W5*R07  
    R])Eg&  
    2．模拟任务 |'?vlUCd  
    Wi&v?nm  
    uxf,95<g)  
    DOE： %)lp]Y33  
    相位型衍射 l53i {o  
    光束整形器 dQj/ Sr  
    直径：2mmx2mm W"Ip]LJ  
    形状：圆形 @)U.Dbm  
    相位级次：16     #3rS{4[  
    StI N+S@Z  
    MLWHO$C~T  
    3.建模任务：入射光场 |Vpp'ipr  
    IA`voO$  
    7_\sx7h{3  
    高斯准直激光光束的光束参数 -%` ~3*L  
    0zr27ko  
    • 波长：632.8nm D^6*Cwb  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm w<9rTHG8,  
    O@Aazc5K  
    .C^P6S2oJ  
     z(\a JW  
    4.建模任务：期望输出光场 K{P-+(  
    $f =`fPo  
    !zE{`H a~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: yvB]rz} i  
    ^@^8iZ  
    • FWHM-直径：0.5mm ?J:w,,4m  
    • 边缘宽度：50um M|DMoi8x  
    • 效率：>95% Sb`[+i' `  
    • 信噪比（SNR）：>30dB s/"bH3Ob9v  
    • 杂散光：<5% +_]Ui| l  
    \L*%?~  
     \jC) ;mk  
    ['mpxtG  
    5.设计方案 PF~@@j  
    d1D f`  
    9mi@PW}1  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 GeR#B;{  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 c]9gf\WW  
    N1'`^ay$  
    !PA:#]J  
     Jh\KVmfXN  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !K-1tp$  
     #p(gB)o:l  
    {lds?AuK  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Orq/38:4G  
    • 用户必须输入所需的信息 _5p$#U`  
    - 入射场 WzzA:X  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） TUp\,T^2  
    - 系统参数 |=}+%>y_  
    - 制造条件 ]K(a32VCH  
     :xsZz$  
     lO-DXbgql$  
    N'2?Zb  
    7.设计过程 `LkrG9KV{  
    | #yu  
    | xB`cSu(  
    Ij#mmj NW  
    ~-'2jb*8  
    >6C\T@{lJ  
    HkD. W6A3  
    设计和优化过程由两步完成： e4YfJd  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >|SIqB<%:  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 s-CAo~,  
     $J6 .0O  
    8.系统模拟 H9T~7e+  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 k[x-O?$O@  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 q'jOI_b  
    • 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。 1GN^ui a7  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 d*6f,z2=  
    5Dkb/Iagi  
     ;#Po}8Y=  
    ) 9Q+07  
    9. 初始几何光学设计的结果 WDw<kX6p  
    FS"Ja`>j~  
    s,_+5ukv  
    08ZvRy(Je<  
    t!\aDkxo %  
    感兴趣的优化函数 #eJfwc1JY  
    • 效率满足（>95%） vC,FE )'  
    • 信噪比不满足（<30db） ?A@y4<8R|  
    • 杂散光不满足（>5% 12^uu)6Xm,  
     :-x?g2MY  
    NCk-[I?R  
    ranem0KQ)]  
     hlVC+%8  
    10. 后续IFTA优化后的结果 f,O10`4s  
           Xq1#rK(  
    I[%IW4jJ  
    KGJSGvo+y  
     z_'^=9m  
    }d5]N  
    感兴趣的优化函数 T.#_v# oM  
    • 效率满足（>95%） >"/TiQt  
    • 信噪比满足（<30db） 0s`6d;  
    • 杂散光满足（<5%） Apu- 9|oP  
    S[L@8z.Sj  
    11.总结 Gm- "?4(  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6O/L~Z*t  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 0@_8JB ?E  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 N~|f^#L  
    • 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^.eHfdd  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 :awa  
     
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