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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。 A[dvEb;r  
    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。 #4h+j%y[H  
    (zYy }g#n  
    2．模拟任务 H{c?lT  
    )Vk6;__  
    (9mMkU=  
    DOE： F;!2(sPS  
    相位型衍射 LsGiu9~S  
    光束整形器 FNQX7O52  
    直径：2mmx2mm desThnT w  
    形状：圆形 \#x}q'BC4  
    相位级次：16     qxJQPz  
    W"xP(7X  
    pA#}-S%  
    3.建模任务：入射光场 Dli^2hD  
    O^I[ (8Y8  
    "4j:[9vR\  
    高斯准直激光光束的光束参数 wVA|!>v  
    fKa\7{R  
    • 波长：632.8nm 5[9 bWB{  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ]AS"z<  
    ~Z lC '  
    zMK](o1Vj  
     W:VP1 :  
    4.建模任务：期望输出光场 8g7,2f/ }  
    @TA9V@?)  
    7C?.L70ZY  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: l??;3kh1  
    kao}(?x%  
    • FWHM-直径：0.5mm & Rz, J]  
    • 边缘宽度：50um =vh8T\  
    • 效率：>95% hvt@XZT  
    • 信噪比（SNR）：>30dB agOk*wH5  
    • 杂散光：<5% "x&C5l}n  
    ;;gK@?hJ  
     iY/KSX^~O  
    bT!($?GNdg  
    5.设计方案 f.pkQe(  
    qq0?e0H  
    4*UP. r@  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 )yb+M ez  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 "] -],K  
    !m{2WW-  
    &,-p',\-  
     e}cnX`B  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 [ij,RE7,T  
     {R&ZqEo'D  
    gS"Q=ZK"  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >n7["7HHk  
    • 用户必须输入所需的信息 qG >DTKIU  
    - 入射场 =O{~Q3z@s  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） WA.\*Nqze  
    - 系统参数 /k"hH\Pp  
    - 制造条件 %bX0 mN  
    02]xJo  
     76#.F  
     td(M#a-  
    7.设计过程 JAn1{<Ky  
    i&@,5/'-_O  
    Q)Dwq?  
    ?Nl"sVCo  
    bEr.nF  
    iTNqWU-o  
    LnMwx#^*  
    设计和优化过程由两步完成： i@<~"~>]7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 e.6Dl_  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 (@ea|Fd#4  
     `.k5v7!o  
    8.系统模拟 iWXMKu  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~Y/z=^  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <~%t$:  
    • 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。 ^[M~K5Y  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 U %:c],Fk  
    |Odu4 Q  
     Yn[x #DS  
    z=?0)e(H,  
    9. 初始几何光学设计的结果 W<gD6+=8  
    /.Wc_/  
    '}O!2W&Y]%  
    6dT|;koWbm  
    {u]CHN`%Z  
    感兴趣的优化函数 8 G?b.NE^  
    • 效率满足（>95%） /;UTC)cJ  
    • 信噪比不满足（<30db） wd`R4CKhP]  
    • 杂散光不满足（>5% L+Nsi~YVq  
     jCWu\Oe  
    c=t*I0-OVS  
    @bQ!zCI  
    Kpu<rKP`  
    10. 后续IFTA优化后的结果 pB'x_z  
           dx359  
    aVK()1v]  
    ucFw,sB1  
     m0iV m|  
    ~ iT{8  
    感兴趣的优化函数 @dhH;gt.I  
    • 效率满足（>95%） rAatJc"0  
    • 信噪比满足（<30db） {dZ8;Fy4  
    • 杂散光满足（<5%） U5wTGv4S|  
    vadM1c*z  
    11.总结 Gt.*_E  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 CI1m5g [P  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 V9$-twhu  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )9pBu B  
    • 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。 5fxbA2\  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 .%hQJ{vf-^  
     
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