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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。 Nora<  
    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。  :XF;v  
    7I`e5\ u  
    2．模拟任务 E/(:\Cm^  
    :gb7Py'C  
    ReP7c3D>p  
    DOE： xrO:Y!C?  
    相位型衍射 s_K:h  
    光束整形器 <!&nyuSz  
    直径：2mmx2mm gyieSXz[  
    形状：圆形 :SSe0ZZ_6b  
    相位级次：16     Y{@ez  
    Cdiu*#f  
    0<Px 2/  
    3.建模任务：入射光场 Rs8`M8(4%  
    j0o_``  
    TH)gW  
    高斯准直激光光束的光束参数 R{@WlkG}  
    kwK<?\D  
    • 波长：632.8nm 52K3N^RgR  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm LKxyj@Eq  
    `#2}[D   
    vhZpYW8  
     &~G>pvZ  
    4.建模任务：期望输出光场 9pStArF?F0  
    j,Qp*b#Qo  
    >!wX% QHH  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: $~50M5&K#  
    FbJlyWND  
    • FWHM-直径：0.5mm W:b8m Xx  
    • 边缘宽度：50um ,S:LhgSP  
    • 效率：>95% a7nbGqsx  
    • 信噪比（SNR）：>30dB k%/Z.4vQG  
    • 杂散光：<5% D>~z{H%\  
    v l2!2X  
     )fpZrpLXE  
    S!2M?}LU  
    5.设计方案 lEAN Nu  
    yFshV\   
    Dx/?0F7V  
    • 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）。 ?H0 #{!s  
    • 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）。 L=VJl[DL  
    ;->(hFJt  
    7 \!t/<  
     $=TFTSO  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 GTNN4  
     $dgY#ST%  
    fZ]Y  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %rzC+=*;  
    • 用户必须输入所需的信息 K]oFV   
    - 入射场 @.a[2,o_  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） O]~cv^  
    - 系统参数 w=s:e M@  
    - 制造条件 {XC# -3O  
    60*2k  
     siZw-.  
    cMsm[D{b  
    7.设计过程 hoD (G X  
    ; ob>$ _  
    +tkDT@ `  
    0j7W\'!t  
    35?et-=w  
    H.hF`n  
    >pbO\=j]X  
    设计和优化过程由两步完成： <6)Ogv",  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 B4r4PSB>!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Qn ME|j\  
     Z[R E|l{  
    8.系统模拟 [, 3o  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (2[tQ`~  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "H" 4(3  
    • 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。 %]h5\%@w  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 f6j;Y<}' g  
    )AEJ` xC  
     TIbiw  
    $5jQm,V$K  
    9. 初始几何光学设计的结果 3E$M{l  
    4`yCvPu  
    ) kfA5xi[  
    U}~SY  
    L%}k.)yev  
    感兴趣的优化函数 lRF04  
    • 效率满足（>95%） k(pI5N}pJZ  
    • 信噪比不满足（<30db） J70#pF  
    • 杂散光不满足（>5% Wl/oun~o  
     c3W9"  
    WUm8 3"  
    W,9. z%  
    _HW~sz|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 N_rz~$|@9  
           RSC^R}a5  
    {?!=~vp  
    J]yUjnQ[h  
     l=ehoyER  
    "j;"\i0  
    感兴趣的优化函数 +F.{:  
    • 效率满足（>95%） 0+L:+S  
    • 信噪比满足（<30db） FNL[6.!PV  
    • 杂散光满足（<5%） T2<?4^xN  
    1O]'iS"  
    11.总结 _y*@Hj  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 B9^ @d  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 mSF>~D1_  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 OC34@YUj[  
    • 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。 @M-i$ q[4  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 v._Q XcE  
     
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