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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。 Q kpmPQK  
    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。 6^u(PzlA|~  
    N,$o' \l  
    2．模拟任务 `:O.g9  
    e/\_F+jyc  
    @ xr   
    DOE： =upP3rw  
    相位型衍射 [ Ulo; #P  
    光束整形器 %n,bPa>T  
    直径：2mmx2mm A@'W $p?5r  
    形状：圆形 >f8,YisH  
    相位级次：16      2oASz|  
    1zW6Pb  
    ~-i?=  
    3.建模任务：入射光场 XePBA J  
    nP31jm+A  
    ^u,x~nPXg  
    高斯准直激光光束的光束参数 5 Vqvb|  
    s$6#3%h  
    • 波长：632.8nm _,~zy9{,  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm bf(&N-"A  
    HArYL} l  
    3Gv i!h7  
     Gzt5efygKt  
    4.建模任务：期望输出光场 L9)&9 /f  
    |;yb *  
    lsi8?91  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .#|pje^  
    :[3\jLrc  
    • FWHM-直径：0.5mm P s;:g0  
    • 边缘宽度：50um v%[mt` I  
    • 效率：>95% t57b)5{FM  
    • 信噪比（SNR）：>30dB VRt*!v<")  
    • 杂散光：<5% XU7bWafy  
    yqwr0yDAl  
     JM%#L*;  
    &@-glF5  
    5.设计方案 )' #(1 ,1k  
    gId+hxFa:r  
    V  ""  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 _I!&w!3oM  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 *Rd&4XG  
    Qrh9JFqdG6  
    DM95Il[/  
     nj$K4_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 gK CIfxM  
     qQ_QF  
    qT4s* kqr  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 T\>=o]  
    • 用户必须输入所需的信息 }o4Cd$,8  
    - 入射场 gP@ni$n  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） kZNZ?A<D  
    - 系统参数 b'YbHUyu  
    - 制造条件 L?fv5 S3  
    s-B\8&^C  
     Xk$lQMwZ  
    9@06]EI_  
    7.设计过程 G w[&P%  
    i_"I"5pBF  
    nC^'2z  
    xo$ZPnf(zv  
    "6i9f$N  
    TfPx   
    \bfHGo=  
    设计和优化过程由两步完成： _f`m/l  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (Wn'.|^%  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $/H'Dt6x  
     @w0[5ZAj  
    8.系统模拟 jVz1`\Nje  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 1yu!:8=ee  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0CROq}  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 @4i D N  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 d\v _!7  
    t>xV]W<  
     *u }):8=&R  
    WxFjpJt  
    9. 初始几何光学设计的结果 N5\<w>  
    iJi|*P5dw  
    N+\*:$>zt6  
    9M<? *8)  
    |j,Mof  
    感兴趣的优化函数 / @&Sqv4?  
    • 效率满足（>95%） c nzPq\  
    • 信噪比不满足（<30db） -AX3Rnv^!  
    • 杂散光不满足（>5% |Xag:hof  
     ?P5D!b:(  
    X'c5s~9  
    { at; U@o  
    II91Ia  
    10. 后续IFTA优化后的结果 B:4u 2/!5  
           4v>V7T.  
    _KFKx3<m!  
    vzw\f   
     sR6 (8  
    `Ao: }  
    感兴趣的优化函数 L6a8%%`  
    • 效率满足（>95%） Y%faf.$/9  
    • 信噪比满足（<30db） 1pV"< ,t  
    • 杂散光满足（<5%） C$bK!]a  
    V/Q6v YX  
    11.总结 073(xAkL{  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ^tah4QmUA  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3 *G=U  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Lg^m?~{  
    • 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。 \; 3r  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _VlN Z/V  
     
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