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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。  e`d%-9  
    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。 #BJG9DFP4`  
    #Pw2Q  
    2．模拟任务 mK[)mC _8  
    994` ua+  
    Q9U f.Lh2  
    DOE： ^F2b hXE  
    相位型衍射 klQC2drS  
    光束整形器 HODz*pI  
    直径：2mmx2mm ( xXGSx  
    形状：圆形 BJgW,huLy  
    相位级次：16     ikSF)r;*t  
    ?notxE7 ]  
    _2k]3z?  
    3.建模任务：入射光场 8i|w(5m;  
    v$(lZa1  
    \ {qI4=  
    高斯准直激光光束的光束参数 U7doU'V/  
    Q?8R[i  
    • 波长：632.8nm &=<x#h-  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm GM<BO8Y.  
    ebS0qo[oLH  
    /EibEd\  
     |u0( t,T  
    4.建模任务：期望输出光场 [01.\eh  
    y;t6sM@  
    *.~6S3}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =`*O1a  
    YoN*:jB<M  
    • FWHM-直径：0.5mm p/JL9@:'  
    • 边缘宽度：50um ( {1e%  
    • 效率：>95% !O.[PH(,*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB >ELlnE8  
    • 杂散光：<5% d)@<W1;  
    YY&l?*M<  
     i<H wTmm$  
    D?C)BcN  
    5.设计方案 < 'f dkW  
     }8@M@  
    >$ NDv  
    • 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）。 lc2i`MC  
    • 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）。 "Fy7K#n  
    2<`.#zIds  
    U\veOQ;mW  
     ddfs8\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ?OE.O/~l  
     /;7y{(o  
    ({-GOw46  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |\n@3cIK  
    • 用户必须输入所需的信息 -6tgsfEr  
    - 入射场 Di@GY!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1G0fp:\w  
    - 系统参数 1iX)d)(b  
    - 制造条件 /,MJq#@K  
    zaFt*~@X  
     jn%!AH  
    z-@=+4~  
    7.设计过程 ~go fQ  
    6*qL[m.F[o  
    =/u% c!  
    ]c<qM_HWg  
    21ppSN >  
    uGwJ K`!~  
    Vo9F  
    设计和优化过程由两步完成： ' zEI;v  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `} m Q  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Q.9qImgN  
     )mJf|W!Z#  
    8.系统模拟 WYIQE$SEv  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 kM'"4[,nz  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 HxB m~Lcqy  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 +vNZW@_$D  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 h'i{&mS_b  
    Ja]?&j  
     osOVg0Gyj  
    l"{Sm6:;-  
    9. 初始几何光学设计的结果 G/d4f?RU  
    B aO1/zk  
    8 F2|  
    #Ei,(xiP  
    c(U  
    感兴趣的优化函数 $55U+)C<  
    • 效率满足（>95%） c{>uqPTY  
    • 信噪比不满足（<30db） SR^_cpZoi  
    • 杂散光不满足（>5% 4D$;KokZ  
     )-Ej5'iHr  
    }C  /]  
    [xfaj'j=@  
    h 6%[q x<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 BR v+.(S  
           ExSO|g]%  
    >tG+?Y'{  
    FG%j {_Ez  
     -ZW3  
    (>=7ng^  
    感兴趣的优化函数 _ 1*7Z=|  
    • 效率满足（>95%） O lfn  
    • 信噪比满足（<30db） R0;ef D  
    • 杂散光满足（<5%） _Cy:]2o  
    LhzMAW<L4  
    11.总结 P F`rWw  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 3L _I[T$s  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 451'>qS  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 H^~.mBP n  
    • 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。 H@l}[hkP  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 QM5 .f+/  
     
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