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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。 t== a(e  
    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。 x\(yjNZH  
    %gx>|  
    2．模拟任务 q/YO5>s15  
    nHF  
    gq?~*4H  
    DOE： }Qvoms<k  
    相位型衍射 'P)[=+O?t  
    光束整形器 Fd0\T#k  
    直径：2mmx2mm :20k6)  
    形状：圆形 0EP8MRSR  
    相位级次：16     3qH`zYgh  
    #*K!@X  
    /K#J63 ,  
    3.建模任务：入射光场 ?B,B<@='%  
    >za=v  
    ~;Xkt G:  
    高斯准直激光光束的光束参数 /B9jmvj`  
    }=."X8zOI8  
    • 波长：632.8nm |teDe6 \m  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ,k3aeM~`%w  
    Bc y$"F|r  
    -wV0Nv(V8  
     z15QFVm  
    4.建模任务：期望输出光场 Y~bGgd]T  
    I*)eP||  
    Z})n%l8J]p  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Kx[z7]1@  
    lf9_!`DGV  
    • FWHM-直径：0.5mm GB_ m&t  
    • 边缘宽度：50um } "ts  
    • 效率：>95% \OXKK<^$uK  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ed)!Snz   
    • 杂散光：<5% u~d&<_Z  
    U_,K_6vj  
     MtO p][i  
    IyA8+N y  
    5.设计方案 4) nQBFX  
    *`V-zD  
    $$G^#t1=XZ  
    • 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）。 KBFAV&  
    • 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）。 xR;-qSl7Ms  
    [f'DxZF-  
    J#W>%2 "s  
     U!x\oLP  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Q-N.23\1  
     Cx/duod p  
    57b;{kl  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 t`mLZ <X  
    • 用户必须输入所需的信息 !kfnqe?|  
    - 入射场 {\e wf_pFk  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ] H[FZY  
    - 系统参数 w65 $ R  
    - 制造条件 AH], >i3  
    T;< >""T  
     u$[T8UqF  
    m"vV=6m|\  
    7.设计过程 #Y*AGxk  
    :1>R~2  
    zj;y`ENj  
    )V}u1C-N  
    &4DV]9+g  
    BWX&5""  
    es(vWf'  
    设计和优化过程由两步完成： +T^m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &/, BFx"  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 aV(*BE/@F  
     q#Qr@Jf  
    8.系统模拟 }%R6Su]y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {+t'XkA  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =4MiV]  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。  5>w>J  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1^Zx-p3J  
    1ck2Gxn  
     6v1#i  
    5#f&WL*U@  
    9. 初始几何光学设计的结果 qW<: `y  
    IW1]H~1w  
    Vq'&t<K#  
     (lPNMS|V  
    y9)l,@D  
    感兴趣的优化函数 Ruk6+U  
    • 效率满足（>95%） ~0 FqY &4  
    • 信噪比不满足（<30db） x{ZVq 4  
    • 杂散光不满足（>5% sq)Nn&5A  
     <qRw! 'S^  
    ;. :UfW  
    TPEZ"%=Hg  
    !Xj m h$F  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ,.}PZL  
           IW BVfN->}  
    >LU*F|F]B  
    _Wb-&6{  
     " ^eq5?L  
    w6 "LHy[  
    感兴趣的优化函数 _1R`xbV  
    • 效率满足（>95%） wc,y+C#V  
    • 信噪比满足（<30db） q-8  GD7  
    • 杂散光满足（<5%） 5^d%+*l;q  
    &&<^wtznO  
    11.总结 ^3yjE/Wi"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .D>lv_kp  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _RmE+Xg2  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 rP\ 7C+  
    • 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。 %mYIXsuH  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7R2)Klt  
     
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