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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。 gTT-7  
    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。 \c)XN<HH  
    `{%*DHa  
    2．模拟任务 &IPT$=u  
    EHOdst  
    /e}k7U,^  
    DOE： X'Oo ogu  
    相位型衍射 YA jk'  
    光束整形器 Wo&i)S<i0F  
    直径：2mmx2mm U4g ZW]F  
    形状：圆形 [0 $Y@ek[  
    相位级次：16     n~LR=o  
    ,=FYf|Z  
    +_<# 8v  
    3.建模任务：入射光场 R)v`ZF,/b  
    &nq[Vy0kO4  
    @0G} Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 `&o|=  
    LxbVRw  
    • 波长：632.8nm u[% #/  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm shD$,! k  
    u^uW<.#z  
    xg8<b  
     ZISR]xay  
    4.建模任务：期望输出光场 +{s^"M2`  
    2:]Sy4K{  
    ny}?+&K  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: -`( :L[  
    @[^H*^1|g  
    • FWHM-直径：0.5mm [4gv_g  
    • 边缘宽度：50um *m;L.r`5[  
    • 效率：>95% =J:~AD#  
    • 信噪比（SNR）：>30dB w v1R ]3}  
    • 杂散光：<5% ',.Xn`c  
    @`T6\ 1  
     ~=71){4A  
    87-oR}/r  
    5.设计方案 P++gR@  
    [wEx jLW  
    *Hs5MXNu  
    • 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）。 Y{jhT^tKK  
    • 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）。 tlW}lN}  
    uJ%ql5XDV  
    Uc/%4Gx   
     |i|O9^*%  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 __a9}m4i7x  
     @? t)UE  
    =[P||  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Q5Wb)  
    • 用户必须输入所需的信息 G#csN&|,  
    - 入射场 g ,.iM8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） jWm<!< ~  
    - 系统参数 x[_+U4-/  
    - 制造条件 MQI6e".  
    F:n7yey  
     0_ ;-QAd  
    dfNNCPu]+  
    7.设计过程 CzwnmSv{.  
    $+Xohtt  
    RSp=If+4  
    Ts.6 1Rx  
    H#f FU  
    n|8fdiK#}  
    Baq&>]  
    设计和优化过程由两步完成： w*aKb  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Y M5;mPR  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 NpSS/rd $  
     ]":PO4M$*  
    8.系统模拟 lLnD%*03  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 IF<jq\M  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 H=*;3gM,'  
    • 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。 iZ&CE5+  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -(Yq$5Zc&  
    %/4ChKf!VR  
     |A"zxNeS"  
    emTqbO  
    9. 初始几何光学设计的结果 }e1f kjWk  
    zh7NXTzyf  
    B lD  
    UZqr6A(/H  
    E<0Y;tR  
    感兴趣的优化函数 -_B*~M/vV`  
    • 效率满足（>95%） h/5.>[VwDh  
    • 信噪比不满足（<30db） >]FRHJo_  
    • 杂散光不满足（>5% li(g?|AD  
     U4Il1| M&  
    Zhf+u r  
    ^`ny]3JA  
    yj-BLR5  
    10. 后续IFTA优化后的结果 m#ID%[hg$  
           ?nE<Aig  
    Gq?JMq#  
    (V#5Cs,o:  
     ?m0|>[j  
    FK<1SOE  
    感兴趣的优化函数 \Gg6&:Ua  
    • 效率满足（>95%） Ubv<3syR'  
    • 信噪比满足（<30db） n{aD4&  
    • 杂散光满足（<5%） Tw 8$6KUW  
    Ns Pt1_ Y8  
    11.总结 Rjt]^gb!*  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `5:b=^'D /  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ibha`  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 yHe%e1  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 n2cb,b/7  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (} ?")$.  
     
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