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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`2dL)E  
    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。 61kSCu  
    -9{N7H  
    2．模拟任务 |Sjy   
    9;7"S.7AV  
    :~8@fEKb{  
    DOE： 06AgY0\  
    相位型衍射 d9TTAaf  
    光束整形器 (jU_lsG  
    直径：2mmx2mm A? B +  
    形状：圆形 \[[xyd  
    相位级次：16     '1 2*'Q+{+  
    jnJ*e-AW  
    >fP;H}S6  
    3.建模任务：入射光场 y-.{){uaD  
    (y!bvp[" m  
    s;oe Qa}TB  
    高斯准直激光光束的光束参数 G5U?]& I8  
    QjSWl,{ $D  
    • 波长：632.8nm zKJQel5  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm y$-@|M$GG  
    G9okl9;od  
    NCi~. I  
     2=K|kp5  
    4.建模任务：期望输出光场 !^F_7u@Q  
    nm<VcCc  
    iLBORT !;  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: FvVC 2Z  
    \f4rA?+f  
    • FWHM-直径：0.5mm F68e I%Y  
    • 边缘宽度：50um b?`2LAgn  
    • 效率：>95% g4,ldr"D  
    • 信噪比（SNR）：>30dB UJqh~s  
    • 杂散光：<5% em,1Yn?  
    %(&ja_oO  
     u4 es8"  
    Yn [ F:Z  
    5.设计方案 /Q7q2Ne^*  
    e6_8f*o|s  
    "TaLvworb4  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 -V4{tIQY  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 xP>cQELot  
    ]3,9 ."^  
    )s:kQ~+  
     T8g\_m  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 |Y}YhUI&  
     8k:^( kByF  
    R3og]=uFzm  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Iv 3O8 GU  
    • 用户必须输入所需的信息 gd#R7[AVi  
    - 入射场 /77cjesZ9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @:CM<+  
    - 系统参数 !\{2s!l~  
    - 制造条件 q 6UZ`9&z  
    u(1m#xr8$  
     Jy}~ZY  
    9[VYd '  
    7.设计过程 IxUj(l1Fm  
    {G vGV  
    q j21#q .  
    c3l(,5DtH  
    m4OnRZYlw  
    dpS@:  
    WGA&Lr  
    设计和优化过程由两步完成： ,_(=w.F   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 NvIg,@}  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rG~W=!bj  
     "4WnDd 5"  
    8.系统模拟 (@*|[wN  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 zP0<4E$M`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "zNS6I?rzE  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 0$`pYW]  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lU Zj  
    ,2Ed^!`  
     vA:ZR=)F  
    SbX^DAlB1  
    9. 初始几何光学设计的结果 Xlug{ Uh  
    jbe:"S tw  
    t1iz5%`p}  
    . mO8 ~Z  
    Y9f7~w^s  
    感兴趣的优化函数 }03?eWk/y  
    • 效率满足（>95%） CZ] Dm4  
    • 信噪比不满足（<30db） 8d'/w}GV  
    • 杂散光不满足（>5% UGM:'xa<T  
     3v3cK1K@oE  
    &/^p:I  
    y=\&z&3$  
    9HN&M*}  
    10. 后续IFTA优化后的结果 2l V`UIa  
           @+M1M 2@Xz  
    ]6v7iuvI  
    7lF;(l^Z>}  
     DC>?e[oOz  
    I&15[:b=-  
    感兴趣的优化函数 emJZ+:%  
    • 效率满足（>95%） 8Wtr,%82  
    • 信噪比满足（<30db） +K'YVB U}  
    • 杂散光满足（<5%） ]5*H/8Ke7  
    3nhQ^zqf  
    11.总结 n=d#Fm0<  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 D8w.r"ne  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 c{D<+XM  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 o\W>$$EXD  
    • 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。 !}P^O(oY  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 MTE 1\,  
     
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