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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。 {gT2G*Ed^Z  
    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。 6K501!70g6  
    sDA&U9;  
    2．模拟任务  MO|aN,  
    bBA #o\[  
    ~jWG U-m  
    DOE： LxaR1E(Cc'  
    相位型衍射 7~n<%q/6  
    光束整形器 FMMQO,BU  
    直径：2mmx2mm w7aC=B/{?i  
    形状：圆形 SC/|o  
    相位级次：16     y ,e# e`  
    5xKo(XNp  
    |zhVl  
    3.建模任务：入射光场 w9h`8pt  
    &qKJN#NM@  
    >Z@^R7_W  
    高斯准直激光光束的光束参数 I*8i=O@0T  
    M|IR7OtLV  
    • 波长：632.8nm X/Umfci  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm y^pzqv  
     n aE;f)  
    M_asf7|v  
     =w&JDj  
    4.建模任务：期望输出光场 :=9?XzCC  
    cYHHCaCS  
    &cy @Be}|T  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |]FJfMX  
    4mNg(w=NF  
    • FWHM-直径：0.5mm M{\W$xPL)  
    • 边缘宽度：50um 92zo+bc  
    • 效率：>95% 7L68voC@U  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }&|S8:   
    • 杂散光：<5% -;rr! cQ?  
    2eNA#^T=  
     _4H 9rPhf  
    6yZ!K  
    5.设计方案 X@`kuWIUw  
    hes$LH  
    (`%$Aa9J  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 5k/Y7+*?E  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ]7W !  
    Wl!|+-  
    b|_Pt  
     |cKo#nfzZ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]!l]^/ .  
      0Bbno9Yp  
    w#ha ^4  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 9cV;W\ Tw  
    • 用户必须输入所需的信息 lI#Ap2@  
    - 入射场 xB.h#x>_`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） L#)F00/`  
    - 系统参数 Hqsj5j2i  
    - 制造条件 ibe#Y  
    =/_tQR~  
     yffg_^fR  
    B5FRe'UC  
    7.设计过程 +\r=/""DW  
    yCk9Xc  
    Ih_2")d  
    lN@SfM4\  
    T_T@0`7  
    7Q_AZR 4  
    rK^Sn7U  
    设计和优化过程由两步完成： II=(>G9v  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7-p9IFcA  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 qHM,#W<  
     CJ'pZ]\G  
    8.系统模拟 6;|6@j  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ;S,k U{F  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 f9R~RRz  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 x}acxu 2H7  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 k(<:  
    ?ks3K-.4  
     T ~=r*4  
    ui _nvD:  
    9. 初始几何光学设计的结果 a?635*9K  
    (f Gmjx  
    w4 R!aWLd  
    gmFCjs  
    H83Gx;  
    感兴趣的优化函数 '*`25BiQ  
    • 效率满足（>95%） "t[9EbFL  
    • 信噪比不满足（<30db） B;k3YOg  
    • 杂散光不满足（>5% B;[ai?@c(_  
     dCbRlW  
    :[hZn/  
    =IbDGw(  
    O7]p `Xi8  
    10. 后续IFTA优化后的结果 j=&]=0F  
           Rv-`6eyAA  
    |$hBYw  
    pQ:7%+Om  
     R&lJ& SgC  
    xEULV4Qw  
    感兴趣的优化函数 <FaF67[Q  
    • 效率满足（>95%） lfle7;  
    • 信噪比满足（<30db） tWT ,U[  
    • 杂散光满足（<5%） .m r& zq  
    *y6zwe !M  
    11.总结 [:vH_(|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 wW. V>$q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 H<Ne\zAv  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 !]^,!7x,8j  
    • 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。 E.ugr])  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 XBvJc'(s  
     
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