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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。 >~8Df61o`  
    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。 vF\zZ<R/  
    rKO*A7vE  
    2．模拟任务  &\br_  
    P`v~L;f  
    9 3I9`!e  
    DOE： oD2;Tdk  
    相位型衍射 JF=ABJ=  
    光束整形器 r6_a%A*  
    直径：2mmx2mm FPFYH?;$  
    形状：圆形 DLM9o3/*J  
    相位级次：16     Qz$Dv@*y\  
    < tq9  
    _cs9R%  
    3.建模任务：入射光场 D6:J*F&?  
    ]>i0;R ME  
    }iloX#  
    高斯准直激光光束的光束参数 %dR./{txT  
    #al^Uqd  
    • 波长：632.8nm -+Dvyr  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^( VB5p  
    AWNd(B2o  
    U.0/r!po  
     nU *fne?  
    4.建模任务：期望输出光场 X'4 Yofs  
    dz9-+C{m  
    m?`Rl6!@8\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ml 2z  
    ,99G2E v4c  
    • FWHM-直径：0.5mm m%\[1|N  
    • 边缘宽度：50um 1dO8[5uM7a  
    • 效率：>95% jYZWf `X~  
    • 信噪比（SNR）：>30dB !AHm+C_=Lg  
    • 杂散光：<5% Z.(x|Q9  
    3%a37/|~y  
     jG :R\D}0  
    m~B=C>r}t  
    5.设计方案 =*U24B*U93  
    PSE| 4{'  
    Q7%#3ML  
    • 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）。 ;~;St>?\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）。 hj1 jY  
    l[|e3<H  
     8[OiG9b  
     qZ }XjL  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 TZ2f-KI  
     (Mh\!rMg  
     %C:XzK-x  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 z+I-3v  
    • 用户必须输入所需的信息 ~MO C r  
    - 入射场 b2%[9) "I.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） w}b+vh^3Wy  
    - 系统参数 o7seGw<$X  
    - 制造条件 [9^e u>)A  
    RJ44o>L4O  
     o3kj7U:'x  
    mY( _-[W  
    7.设计过程 ?Gfe?  
    i=+6R  
    .zt]R@@6  
    N~d]}J8}gx  
    <|iU+.j\  
    < i|+p1t  
    w%\;|y4+  
    设计和优化过程由两步完成： KRe=n3 1  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 OHo0W)XUU  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 CcTJCuOS  
     |O?Aj1g[c?  
    8.系统模拟 ]FBfh.#X@  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5 S& >9l  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 'c D"ZVm1  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 \tqAv'jA|  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /<Et   
    r%9Sx:F  
     c[$oR,2b13  
    L\[jafb_`  
    9. 初始几何光学设计的结果 jp]JF h;3  
    JGe;$5|q8  
    V'$ eun  
    ~k 3r$e@  
    =$Z'F<|d  
    感兴趣的优化函数 K3^2R-3:8  
    • 效率满足（>95%） 2LdV=ifq2S  
    • 信噪比不满足（<30db） 5;l_-0=  
    • 杂散光不满足（>5% 5UbVg  
     M ~IiJ9{  
    `ijX9c  
    ($TxVFNT  
    :xV&%Qa1  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4$"Lf'sH6  
           tWFJx}H  
    ?*;zS%93U9  
    "=;&{N~8U  
     k*Kq:$9"  
    :EjIV]e  
    感兴趣的优化函数 hbK+\X  
    • 效率满足（>95%） lI 8"o>-~  
    • 信噪比满足（<30db） ~gc)Ww0(Q  
    • 杂散光满足（<5%） Fk4 3sqU6~  
    QI- 3m qL  
    11.总结 "n:9JqPb  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 83a Rq&(R  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 b/EvcN8 }  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 a#1X)ot  
    • 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。 F\e'z  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ^ =ikxZyO  
     
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