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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。 VzlDHpG  
    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。 Cz^Q5F`  
    7L:7/  
    2．模拟任务 A 699FQ  
    o0z67(N&g  
    efz&@|KR  
    DOE： [*m2  
    相位型衍射 La[K!u\B  
    光束整形器 $A<ESfrs  
    直径：2mmx2mm PKq-@F%X  
    形状：圆形 Dmdy=&G  
    相位级次：16     hF&}lPVtv  
    %"A_!<n@*`  
    l+y-Fo@  
    3.建模任务：入射光场 H' J|U|  
    o'%e I  
    7k=fZ$+O  
    高斯准直激光光束的光束参数 G6`J1Uk  
    tu%[p 4   
    • 波长：632.8nm UmKX*T9  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm dX )W0  
    .+K S`  
    ZYtiMBJ  
     >E"9*:.^a  
    4.建模任务：期望输出光场 sY;lt.b  
    'qv;sB.  
    ^~ L}<]  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: u@.>WHQN  
    $(HjI \%l^  
    • FWHM-直径：0.5mm ,|To#umym>  
    • 边缘宽度：50um q'(z #h,cv  
    • 效率：>95% gX} g  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 6/mF2&&g  
    • 杂散光：<5% 3#.\  
    )%JD8;[Jq  
     ^abD !8  
    .`C V^\  
    5.设计方案 SQ#7PKH  
    C9KWa*3  
    -fIc4u[  
    • 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）。 5 d ;|=K  
    • 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）。 PJ 9%/Nrh  
    ?~2Bi^W5  
    >#N[GrJAE  
     ,{<p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 xFsmf<Vm  
     FrZ]=:  
    ^ @.G,u  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 VO`"<  
    • 用户必须输入所需的信息 d5U; $q{o  
    - 入射场 g#W_S?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） *_)E6Y?9  
    - 系统参数 MEU[%hty_  
    - 制造条件 Zg $Tf  
    +{rJ[J/g  
     Fh`-(,e?5  
    ~b8a^6:R"  
    7.设计过程 A8dI:E+$  
    SFO&=P:U  
    _+zVpZ  
    (fXq<GXAn/  
    AMk~dzNt  
    eF1.VLI  
    #pu}y,QN$  
    设计和优化过程由两步完成： Kpg:yrc['  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 EUwQIA2c8N  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,h!X k  
     $^Ca: duk  
    8.系统模拟 sx-F8:Qa  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 2z-$zB<vyw  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .Z5[_'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。 4 =Fg!Eu<  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 v>at/ef  
    p\+6"28{_~  
     $- w5o`e  
    [.U^Wrd  
    9. 初始几何光学设计的结果 t F/nah  
    (9z|a ,  
    {8ECNQ[]  
    9Dq.lr^  
    D-iUN  
    感兴趣的优化函数 m0Z7N5v)  
    • 效率满足（>95%） `Qq/ F]  
    • 信噪比不满足（<30db） IHVMHOq}'  
    • 杂散光不满足（>5% 1"$R 3@s;  
     T?e9eYwS  
    %Qd3BZ  
    YOKR//|3  
    ` @>ZGL:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 3k{c$x}  
           =kO@Gk?  
    X X&K=<,Ja  
    l4Y1(  
     "GLYyC  
    }s6G!v^2""  
    感兴趣的优化函数 H%~Q?4  
    • 效率满足（>95%） >D3z V.R  
    • 信噪比满足（<30db） @tQ2E}psP,  
    • 杂散光满足（<5%） *2#FRA#q  
    ^yD"d =z  
    11.总结 :}y| 4*z  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2MT_#r_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {]@Qu"M  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 kc|>Q7~{  
    • 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。 _r7=&oL.Q  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1!f2*m  
     
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