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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。 z_Qw's  
    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。 ^ #Wf  
    @FbzKHdV/  
    2．模拟任务 \Xkx`C  
    kv'n W  
    i;\i4MT  
    DOE： V K NCK  
    相位型衍射 .z{7 rH  
    光束整形器 8XY4  
    直径：2mmx2mm |]I?^:I  
    形状：圆形 \]r{73C  
    相位级次：16     Ne#nSx5,  
    &O%Kj8)  
    Cu`ZgK LQ  
    3.建模任务：入射光场 yDyq. -Q  
    DvhK0L*Qr  
    :zZtZT!  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~ib#x~Db  
    0CDTj,eK  
    • 波长：632.8nm zY#U]Is  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Sqb#U{E  
    ", |wG7N K  
    ++kiCoC  
     )*_YeT&w.  
    4.建模任务：期望输出光场 @*_K#3  
    JEP"2MN,  
    N..u<06j/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: a;h:o>Do5  
    )Z^( +  
    • FWHM-直径：0.5mm /g8yc'{p  
    • 边缘宽度：50um k(7! W  
    • 效率：>95% ^L'K?o  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ioviJ7N% O  
    • 杂散光：<5% $GPA6  
    IBuuZ.=j2h  
     T2Vj &EA@  
    +(P;4ZOmB  
    5.设计方案 Al` ;SWN  
    M)LdGN?$  
    SOUA,4  
    • 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）。 J*;t{M5  
    • 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）。 jAJkCCG  
    R]r~TJ o  
    tb=(L  
     )WFUAzuN,  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 \{&55>  
     -S|L+">=Z  
    wWm#[f],?  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 L8$7^muad  
    • 用户必须输入所需的信息 JZ<O-G+  
    - 入射场 $Z(zO;k.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） \e=@h!p  
    - 系统参数 6-JnT_  
    - 制造条件 G?"1 z;  
    t4<#k=  
     Dho~6K }"  
    F0|T%!FB>%  
    7.设计过程 I#,,h4C  
    uUJ2d84tV  
    -p)HH@6a  
    y=&)sq  
    Xr~r`bR=  
    OC [a?#R1  
    te:VYP  
    设计和优化过程由两步完成： a{8GT2h`4  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 d5i /:  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 7 yi>G  
     y.~5n[W  
    8.系统模拟 ?Cu$qE!h)[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 LCdc7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 z* `81  
    • 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。 )Q\;N C=4  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,~3sba  
    xCQ<G{;C  
     r&H>JCRZ<=  
    ;m&f Vp  
    9. 初始几何光学设计的结果 HL)1{[|`  
    "w A8J%:  
    \"lzmxe0p  
    l9<+4rK2  
     q)%C|  
    感兴趣的优化函数 a;lCr|*  
    • 效率满足（>95%） PEBQ|k8g&  
    • 信噪比不满足（<30db）  CZuxH  
    • 杂散光不满足（>5% $Qm;F% >  
     ^*0;Z<_  
    aE;!mod  
    m\VJ=  
    w S;(u[W  
    10. 后续IFTA优化后的结果 qS7*.E~j|]  
           sX=!o})0  
    # AY+[+  
    !k[ zUti  
     rkzhN59;  
    8C YJR/  
    感兴趣的优化函数 L@+j8[3BX  
    • 效率满足（>95%） S-L6KA{  
    • 信噪比满足（<30db） $]hf2Yr(  
    • 杂散光满足（<5%） ZHB'^#b  
    H)4Rs~;{'g  
    11.总结 omY?`(=  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 }%:?s6Ler  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 u}$U|Cw-;T  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 > Euput\  
    • 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。 J6Kf z~%  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 G3e%~  
     
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