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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。 >oea{u  
    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。 v. %R}Pa  
    2#o>Z4 r{  
    2．模拟任务 c?P?yIz6p  
    @95FN)TXZY  
    #u2J;9P  
    DOE： &lR 6sb\  
    相位型衍射 ;V^ 112|C  
    光束整形器 vQ<90Z xqB  
    直径：2mmx2mm f5F@^QXQ  
    形状：圆形 0MV>"aV  
    相位级次：16     L{:9Cx!F  
    qNI, 62  
    0- ><q  
    3.建模任务：入射光场 "@evXql3`  
    (E/lIou  
    FSUttg"  
    高斯准直激光光束的光束参数 y'FS/=u>0  
    1<+2kBuY  
    • 波长：632.8nm ?in|qevL  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm .R)PJc5^  
    m1n.g4Z&*  
    u4m,'XR  
     H1I{/g  
    4.建模任务：期望输出光场 fKp#\tCc y  
    (*1v\Q  
    ng:kA%! Q  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: yvgrIdEP  
    : m)   
    • FWHM-直径：0.5mm >a"Z\\dF  
    • 边缘宽度：50um $k0k k  
    • 效率：>95% z?>D_NLX6  
    • 信噪比（SNR）：>30dB h8 'v d3  
    • 杂散光：<5% @)-sTgn  
    Wqc)Fv70m  
     D6CS8 ~"  
    p>vn7;s2#  
    5.设计方案 O_cbP59Y.  
    Kk(9O06j  
    'D6T8B4  
    • 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）。 9m|kgY# 4  
    • 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）。 \I["2C]3M  
    xBUya4w  
    oHMo>*?  
     jAy^J(+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ?6(I V]  
     *\(r+>*x*  
    48jVRo  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Ob}?zl@  
    • 用户必须输入所需的信息 4%2~Wi8  
    - 入射场 =1O<E  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 8i|w(5m;  
    - 系统参数 w$H^q !(  
    - 制造条件 Rop'e8Q  
    8 %%f%y  
     90|7ArM_[  
    Rp*R:3 C  
    7.设计过程 YFE&r  
    @ U kr  
    #Y0-BYa^  
    rEHkw '  
    fbWFLS m;  
    ( Fynok  
    fGw^:,B  
    设计和优化过程由两步完成： &LF` W  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 zUkN 0  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !>BZ6gn5  
     t<T[h2Wd  
    8.系统模拟 *+TH#EL2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 nl(WJKq'  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )+6v  
    • 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。 o;W`4S^  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 G P:FSprP  
    S-7'it!1  
     .!1S[  
    7SlsnhpW  
    9. 初始几何光学设计的结果 d0aCY  
    >w-;Z>3Q@  
    4l!@=qwn  
    XYS'.6k(  
    VOc8q-hK  
    感兴趣的优化函数 Ypeiy `.  
    • 效率满足（>95%） @%tRhG  
    • 信噪比不满足（<30db） txZ?=8j_Y  
    • 杂散光不满足（>5% PqyA1  
     6ZKsz5:=  
    k% sO 0  
    vKq^D(&cl  
    Z.W66\8~}^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 z >YFyu#LF  
           +2K:qvzZ  
    UOGuqV-  
    r'dr9"-{  
     2RqbrY n  
    G0`h%  
    感兴趣的优化函数 +$$$  
    • 效率满足（>95%） 'WI^nZM  
    • 信噪比满足（<30db） Mmo6MZ^  
    • 杂散光满足（<5%） >iOzl wmG  
    2u"7T_"2D  
    11.总结 y.=/J8->  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *?z0$Kz<,[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 rQOWLg!"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -D N8Yb  
    • 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。 (x"BR  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 xXY.AoO6  
     
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