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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。 c[",WB<9  
    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。 s0nihX1Z-  
    y?5*K  
    2．模拟任务 v3]q2*`G#  
    C2Y&qX,  
    =20Q! wcu  
    DOE： G_AAE#r`  
    相位型衍射 .s2d  
    光束整形器 XU SfOf(  
    直径：2mmx2mm I [e7Up  
    形状：圆形 {[Yv@CpN  
    相位级次：16     .3HC*E.e  
    5h20\b?=$  
    7rhpIP2n  
    3.建模任务：入射光场 4|:{apH  
    9)4N2=  
    Fg,[=CqB[  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^kXDEKm  
    <&+l;z  
    • 波长：632.8nm m?M(79u[  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm vys*=48g  
    nh E!Pk  
    *~:@xMa  
     oY0*T9vv+  
    4.建模任务：期望输出光场 o[cKh7&+  
    L;z-,U$;%R  
    =6+BBD  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Z;n}*^U  
    [e&$4l IS  
    • FWHM-直径：0.5mm *#2`b%qh\M  
    • 边缘宽度：50um ZE=~ re  
    • 效率：>95% @Qx;J<{+g  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :*oI"U*f  
    • 杂散光：<5% nFB;!r  
    X He=  
     @9c^{x\4  
    dmF<J>[  
    5.设计方案 ?Rl*5GRW  
    H-rf?R2  
    [tBIABr  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 *y0`P0V|8  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 +h9CcBd  
    ]X-ZRmB`  
    -}N{'S,Bp  
     R=9j+74U  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9#3+k/A  
     e3Lf'+G\  
    chiQ+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 N.isvDk%  
    • 用户必须输入所需的信息 >?tcL *  
    - 入射场 | z('yy$  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~w$8*2D  
    - 系统参数 {{ wVM:1  
    - 制造条件 p jrA:;  
    -m+2l`DLy  
     c?opVbJB\  
    dj]sr!q+  
    7.设计过程 ?]7ITF  
    I|`K;a  
    6dinC <[}  
    =a {Z7W  
    wLgRI$ _Dm  
    e EU :  
    |]I?^:I  
    设计和优化过程由两步完成： \]r{73C  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 De^is^{  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 F\]rxl4(L  
     O}KT>84M  
    8.系统模拟 $h$+EE!  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 c/hml4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 z.jGVF4  
    • 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。 F*NIs:3;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 r7IhmdA  
    'l;?P  
     r[?rwc^  
    [@\f 0R  
    9. 初始几何光学设计的结果 rVN|OLh  
    ,)QmQ ^/  
    y'+^ ME$H  
    v)pdm\P  
    8F@6^9C  
    感兴趣的优化函数 v:vA=R2  
    • 效率满足（>95%） ,:v}gS?Uq  
    • 信噪比不满足（<30db） ~ h:^Q  
    • 杂散光不满足（>5% >Ek `PVPD  
     ~\oJrRYR`  
    <<A@69"4n  
    s@ q54  
    cdh1~'q/  
    10. 后续IFTA优化后的结果 i\<l&W  
           )kd)v4#  
    bh_ALu^CSX  
    "Srp/g]a  
     |Jq/kmn  
    LEhi/>T  
    感兴趣的优化函数 huQ1A0(no  
    • 效率满足（>95%） oOD|FrlY  
    • 信噪比满足（<30db） 1/{:}9Z@  
    • 杂散光满足（<5%） cKxJeM07  
    "7aFVf  
    11.总结 <e=0J8V8,i  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -\I0*L'$|\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /qp`xJ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 gr S,PKH  
    • 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。 :J<S-d=  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ML'R[~|  
     
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