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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。 ~g1, !Wl  
    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。 mhk/>+hF  
    14D 7U/zer  
    2．模拟任务 Yu^H*b  
    y|.fR>5  
    NGD*ce"w  
    DOE： y-#  
    相位型衍射 MdH97L)L.0  
    光束整形器 tKZ&1E  
    直径：2mmx2mm  gt_X AH  
    形状：圆形 XocsSs  
    相位级次：16     |= cCv_y  
    poD \C;o"  
    T;!ukGoFP  
    3.建模任务：入射光场 90s;/y(  
    RxZm/:yuJ.  
    1s`)yu^`v  
    高斯准直激光光束的光束参数 JzMZB"Z?  
    @8nLQh^  
    • 波长：632.8nm PXosFz~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 2L2 VVO  
    t'R':+0Vf  
    3@)obb  
     |mxNUo-  
    4.建模任务：期望输出光场 uxO J3  
    R zS|dGNQE  
    )C {h1 `  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: A XBkJ'jd  
    [5Fd P0  
    • FWHM-直径：0.5mm lc[XFc  
    • 边缘宽度：50um CE#\Roi x)  
    • 效率：>95% *bA+]&dj\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @P:R~m2  
    • 杂散光：<5% 8xF)_UV  
    Xsd $*F@<  
     c^=R8y-N  
    oYz!O]j;a  
    5.设计方案 J/'M N  
    $Z;BQJVH  
    QCOLC2I  
    • 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）。 c>ad0xce6  
    • 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）。 p jKt:R}  
    $PSY:Zz  
    TDlZ!$g(  
     N = LM?(H  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 V+lRi"m?|  
     Q,.By&  
    '>3`rsu  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _Vjpw,  
    • 用户必须输入所需的信息 jfUJ37zNZr  
    - 入射场 ]9jZndgC  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） &<au/^F  
    - 系统参数 =fl%8"%N&  
    - 制造条件 ll^DY hx}  
    L[9OVD  
     1SW4Y  
    {6'*Phw  
    7.设计过程 <uZPqi||  
    K@HQrv<  
    Dg~ [#C-  
    HZ }6Q  
    -!c IesK;<  
    p8=|5.  
    {h#6z>p"u2  
    设计和优化过程由两步完成： %[w Tz$S"  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 -kl;!:'.3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 p*|ah%F6N  
     d.`&0  
    8.系统模拟 sAi&A9"*   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 cw;co@!$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *g1L$FBG  
    • 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。 $A`xhh[  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 i\Yl  
    ivfXat-  
     c3] C:t+  
    XA1f' Kk  
    9. 初始几何光学设计的结果 zPVd(V~(T  
    :#{-RU@PS  
    h* s`^W3  
    y"vX~LR  
    :.$"kXm^  
    感兴趣的优化函数 qD-fw-,:  
    • 效率满足（>95%） -es"0wS<u  
    • 信噪比不满足（<30db） DLi?'K3t  
    • 杂散光不满足（>5% ?*H9-2W@  
     'T7x@a`b)  
    HzvlF0f  
    e.l!3xY2'  
    "Sjr_! u  
    10. 后续IFTA优化后的结果 V^n0GJNo  
            (#o t^  
    *Y%Jl o  
    , T\-;7  
     DyfsTx  
    =g~W%})  
    感兴趣的优化函数 :)IV!_>'d  
    • 效率满足（>95%） l~J*' m2  
    • 信噪比满足（<30db） MzzKJ;wbC6  
    • 杂散光满足（<5%） L-\ =J  
    Zu21L3  
    11.总结 5& !'^!  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #cU^U#;=r  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %d;<2b0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 k4{:9zL1#?  
    • 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。 `~h4D(n`  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =e BmBn  
     
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