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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。 jh 7p62R  
    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。 y:g7'+c  
    jiA5oX^g  
    2．模拟任务 H _Zo@y~J  
    9UeVvH  
    85r)>aCMn  
    DOE： zG-_!FIn  
    相位型衍射 U^M@um M  
    光束整形器 h1^9tz{  
    直径：2mmx2mm 5,HCeN  
    形状：圆形 5i!V}hE  
    相位级次：16     =bs.2aN&^  
    ! Q|J']|  
    u<l# xud  
    3.建模任务：入射光场 ?%cn'=>ZI  
    j+_S$T8w  
    n0rerI[R  
    高斯准直激光光束的光束参数 js:C mnI  
    LPEjRG,  
    • 波长：632.8nm GXOFk7>  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm P]pmt1a  
    ,U6*kvHS6  
    N<KKY"?I'  
     gCv"9j<j  
    4.建模任务：期望输出光场 abM84EU  
    BN+V,W  
    )^t!|*1LA  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *'Z-OY<V  
    >Hdjsu5{N  
    • FWHM-直径：0.5mm 6RK ~Dl&g  
    • 边缘宽度：50um VDB$"T9#  
    • 效率：>95% kRmj"9oA  
    • 信噪比（SNR）：>30dB xK$}QZ)  
    • 杂散光：<5% u$W Bc\ j  
    +?qf`p.{  
     84iJ[Fq{  
    [X;>*-  
    5.设计方案 X3P&"}a  
    R<Z^L~)  
    sS C?io  
    • 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）。 jmkRP"ZnA  
    • 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）。 ^4+r*YvcM  
    T1l&B  
    8ou e-:/a  
     `Jn,IDq  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 g93I+  
     N g58/}zO  
    6dF$?I&  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 0r1g$mKb  
    • 用户必须输入所需的信息 Oz :D.V 3~  
    - 入射场 JYPxd~T/-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） gzor%)C  
    - 系统参数 ft{W/ * +_  
    - 制造条件 ]x1p!TSU  
    CNut{4  
     %>i@F=O2<  
    ?p(kh^z  
    7.设计过程 iDZrK%f l  
    y $:yz;  
    |,3l`o k  
    A 6:Q<  
    >b'w'"  
    4&|C}  
    5Yl6?  
    设计和优化过程由两步完成： +i+tp8T+7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 -)X{n?i  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 q&Q/?g>f  
     U M@naU  
    8.系统模拟 9X3yp:>V  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 q'.;W@m  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 jA,|JgN|n  
    • 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。 h77IWo6%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Lj iI+NJ  
    9/G!0uE  
     ^+M><jE9  
    7ZQ'h3K  
    9. 初始几何光学设计的结果 Hr6wgYPi  
    }hCaNQ&jH  
    sW?B7o?  
    [g+y_@9s  
    xo(k?+P>.  
    感兴趣的优化函数 <9`?Z-lJP  
    • 效率满足（>95%） JPsSw  
    • 信噪比不满足（<30db） U,HIB^= R  
    • 杂散光不满足（>5% XoJgs$3B  
     ` VwN!B:  
    Y xJ`-6  
    [.a;L">  
    r sLc&2F  
    10. 后续IFTA优化后的结果 b~j~  
           l&3ki!  
    K@6`-|I  
    -1CEr_(P^  
     tn{8u7  
    @89I#t6A.  
    感兴趣的优化函数 dgslUg9z3g  
    • 效率满足（>95%） 2A>C+Y[7\  
    • 信噪比满足（<30db） 7 W{~f?Sh  
    • 杂散光满足（<5%） O~6Q;qP  
    .EG* +,  
    11.总结 UW/N MjK  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 T/5"}P`  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 )tD6=Iz^5  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~0ooRUWU7  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 Mn@$;\:  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 r4?b0&Xq  
     
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