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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。 ny1Dg$u i2  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 BG/RNem  
    TGGbO:s3  
    2．模拟任务 ,L\>mGw  
    !+ (H(,gI  
    t**MthnW  
    DOE： + S@[1 N  
    相位型衍射 gP`CQ0t  
    光束整形器 6|QIzs<Z-X  
    直径：2mmx2mm b1EY6'R2  
    形状：圆形 K_%gda|l+  
    相位级次：16     j%i6H1#.Z  
    |%@pjJ`3  
    DDe`Lb%%  
    3.建模任务：入射光场 5=Il2  
    XA\wZV |{  
    Bh;N:{&^Eu  
    高斯准直激光光束的光束参数 @PV3G KJ  
    fvRqt)Ks  
    • 波长：632.8nm |xrnLdng0R  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm iN1_ T  
    ''}2JJU{  
    as"@E>a  
     !-4VGt&c,  
    4.建模任务：期望输出光场 o,'Fz?[T%  
    d$y?py  
    dst!VO: M  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: lT_dzO  
    B1TWOl?d{  
    • FWHM-直径：0.5mm t@jke  
    • 边缘宽度：50um 5ljEh -  
    • 效率：>95% T!-ly7-`  
    • 信噪比（SNR）：>30dB T=':$(t  
    • 杂散光：<5% !:a^f2^=  
    Z<#h$XUA  
     4xgfm.9I^  
    @[bFlqs E  
    5.设计方案 w,LB  
    n$<n Yr`X  
    .f`KP!p.  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ZUS06# t}  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 *9 (E0"  
    *mn"G K6  
    Li9>RY+3  
     T }Wse{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Ehq [4}  
     |d=GAW v  
    ,%U\@*6=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 cXK.^@du  
    • 用户必须输入所需的信息 ]3uj~la  
    - 入射场 g#o9[su  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ,; n[_f  
    - 系统参数 w`[`:H_z  
    - 制造条件 e8{!Kjiz  
    -fOBM 4  
     gUme({h&|  
    OV`li#H  
    7.设计过程 ?L6wky{  
    XoGOY|2`6  
    @>`qfy?  
    )1f.=QZN^;  
    Wz;@Rl|F  
    b{;LbHq+G  
    2yVQqwQ m  
    设计和优化过程由两步完成： PoD/i@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;f /2u  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Zi<(>@z2  
     v.c.5@%%o  
    8.系统模拟 9r ](/"=f  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 gps.  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5>h/LE]"  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 kNX8y--  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Aa^w{D  
    @/xdWN!,  
     Z9i~>k  
    Lm+E?Ca  
    9. 初始几何光学设计的结果 ]PB95%  
    iYGa4@/uM  
    YTg8Zg-Z  
    dRUmC H  
    k0 D):  
    感兴趣的优化函数 v!AfIcEV  
    • 效率满足（>95%） [d=BN ,?  
    • 信噪比不满足（<30db） #4V->I  
    • 杂散光不满足（>5% ~J >Jd  
     3?TUt{3g  
    eF?jNO3  
    eh, _g.  
    AvB21~t&]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Nhtc^DX  
           f7Gs1{  
     p4P"U  
    .g_^! t  
     [K1z/ea)V  
    HcpAp]L)  
    感兴趣的优化函数  SPnW8  
    • 效率满足（>95%） {x~r$")c?  
    • 信噪比满足（<30db） qR kPl!5  
    • 杂散光满足（<5%） ;X+cS,h  
    OX[r\  
    11.总结 RY\ 0dv>  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 K14v6d  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 DIgur}q)@  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 EmyE%$*T  
    • 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。 7?8+h  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 9TEAM<b;  
     
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