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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。 %fv;C  
    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。 nE4?oq  
    PNjZbOmzS  
    2．模拟任务 st|;] q9?  
    |oYqkP|  
    e@Cv')]B  
    DOE： _8-iO.T+2  
    相位型衍射 R:Pw@  
    光束整形器 .Mn+Bd4f  
    直径：2mmx2mm ^rHG#^hA  
    形状：圆形 ,wyfMOGLt  
    相位级次：16     1c$<z~  
    \.@fAgv  
    *5kQ6#l  
    3.建模任务：入射光场 M9 _G  
    W .B>"u  
    P|:*OM p  
    高斯准直激光光束的光束参数 Aqc Cb[1r  
    GT -(r+u  
    • 波长：632.8nm Ezvm5~<  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 'aq9]D_k  
    CY"iP,nHl  
    U}6F B =  
     6m=FWw3y  
    4.建模任务：期望输出光场 dBB;dN  
    l'pu?TP{a  
    G>3]A5  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: >z(AQ  
    )]\?Yyg]  
    • FWHM-直径：0.5mm 5|4=uoA<  
    • 边缘宽度：50um } Fw/WD  
    • 效率：>95% +PCsp'D d  
    • 信噪比（SNR）：>30dB u-31$z<<5}  
    • 杂散光：<5% i?*_-NAm  
    FN25,Q8:*I  
     M-K.[}}-d  
    Bi!j re  
    5.设计方案 #[4MwM3  
    fs43\m4= m  
    ?8j#gYx2  
    • 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）。 UL46%MFQ\  
    • 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）。 @,Re<%\  
    T:/68b*H\:  
    v(ATbY75  
     j:JM v  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :X?bWxOJ  
     `I\)Kk@*b9  
    \Y EV 5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 <@Lw '  
    • 用户必须输入所需的信息 "Yk3K^`1T.  
    - 入射场 4\#!Gv-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :;wb{q$O  
    - 系统参数 r*n_#&-7  
    - 制造条件 |5ifgSZ  
    [i8,rOa7  
     _n[4+S*v(  
    #rE#lHo  
    7.设计过程 6X@]<R  
    +npcU:(Kg  
    ) <lpI';T  
    ;[)t*yAh  
    vPVA^UPNV  
    :s Mc}k?9S  
    ?89ZnH2/  
    设计和优化过程由两步完成： S`!MoIMsD  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !PaDq+fB  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 =<_ei|ME  
     ";)SA,Z  
    8.系统模拟 G)I lkA@  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <2\4eusk  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 A[,[j?wC  
    • 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。 }]qx "  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 5y}kI  
    m &U $V  
     1I'ep\`"X  
    3$R^tY2UU  
    9. 初始几何光学设计的结果 wbC'SOM  
    \Ty%E<  
    P]Hcg|&  
    ~MvLrg"i  
    ?\HXYCi0r  
    感兴趣的优化函数 gFsnL*L0  
    • 效率满足（>95%） '' @upZBJ  
    • 信噪比不满足（<30db） C$Y pk\p  
    • 杂散光不满足（>5% %cDTy]ILu  
     =Yxu {]G  
    *mqoyOa  
    @ =RH_NB  
    bS0z\!1  
    10. 后续IFTA优化后的结果 bd n{Y  
           (HHVup1f  
    Lv;R8^n  
    y6[^I'kz  
     )8H5ovj.  
    G(alM=q  
    感兴趣的优化函数 K%Sy~6iD&  
    • 效率满足（>95%） (5l5@MN  
    • 信噪比满足（<30db） . Q#X'j  
    • 杂散光满足（<5%） Q%xvS,oI  
    -L9I;]:KY  
    11.总结 HiBw==vlV  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ; rSpM  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 pg}9baW?  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :v_H;UU  
    • 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。 6J|Ee1Ez  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 MDfE(cn2q  
     
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