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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$g cK>@l  
    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。 M3XG s|gw  
    j_I[k8z  
    2．模拟任务 J\@|c.ws  
    2[Ofa(mkkp  
    y^!>'cdV  
    DOE： GLO%>&  
    相位型衍射 1NAGGr00  
    光束整形器 O2pntKI  
    直径：2mmx2mm r'J="^k{  
    形状：圆形 ?F6L,  
    相位级次：16     t1JU_P  
    Vu`5/QDq  
    N#``(a  
    3.建模任务：入射光场 W [*Go  
    LC1WVK/  
    J&2 J6Eq  
    高斯准直激光光束的光束参数 HLe/|x\@<  
    -9] ucmN  
    • 波长：632.8nm ~dO+kD  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm @m5c<(bkfp  
    &k@\k<2Ia  
    (himx8Uml2  
     MzFFWk  
    4.建模任务：期望输出光场 >D jJ*vM  
    h;+{0a  
    p4F%FS:`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: z''ejq  
    $7QGi|W*k  
    • FWHM-直径：0.5mm oE.Ckz~*d  
    • 边缘宽度：50um ;J@U){R  
    • 效率：>95% A"B#t"  
    • 信噪比（SNR）：>30dB xfF;u9$;  
    • 杂散光：<5% GE8.{P  
    s=e`}4  
     m#$$xG  
    9u6VN]divB  
    5.设计方案 Gx7bV}&PN  
    /Rf,Rjs  
    KE4#vKV0yC  
    • 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）。 2 \<u;9  
    • 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）。 PNo9.-@G  
     bUsX~R-  
    ECyG$j0  
     Pn,>eD*g  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )Q 5 x%  
     g~ii^[W  
    k:&vW21E  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 3(Ns1/;?,  
    • 用户必须输入所需的信息 SiYH@Wma  
    - 入射场 O14\_eAu6  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .=)[S5.BVq  
    - 系统参数 o}&{Y2!x  
    - 制造条件 }rvX}   
     _!_^B  
     qSDn0^y  
    S"VO@)d  
    7.设计过程 **\?-*c=U  
    !F:mD ZeY  
    K.=5p/^a  
    Ge @qvP_  
    M&jlUr&l  
    oiIl\#C  
    bU/4KZ'-^  
    设计和优化过程由两步完成： v}J0j  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9Trk&OB  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 HOx+umjxW  
     3GNcnb  
    8.系统模拟 g${JdxR:  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 QI'-I\Co  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 #sg*GK+|:R  
    • 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。 SA#01}&p  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8f<y~L_(`  
    Zb&pH~ 7  
     ?(U a+*b  
    Qcks:|5  
    9. 初始几何光学设计的结果 o%f:BJS  
    v k= |TE  
    d&+0JI<  
    $bD`B'5  
    t`'jr=e,~  
    感兴趣的优化函数 W mbIz[un  
    • 效率满足（>95%） f`KO#Wc  
    • 信噪比不满足（<30db） D)bL;h  
    • 杂散光不满足（>5% 7x=4P|(\}  
     !-N!Bt8;  
    L+VQtp &"  
    5]GgjQ  
    /\_n5XI1  
    10. 后续IFTA优化后的结果 kxN O9w  
           AN6Q~%,  
    ok [_Z;  
    Fw*O ciC  
     ML MetRP  
    w[D]\>QHa  
    感兴趣的优化函数 Mvue>)g~>  
    • 效率满足（>95%） '!ks $}$`h  
    • 信噪比满足（<30db） vBJxhK-  
    • 杂散光满足（<5%） %.D!J",\/K  
    ";7xE#jRk  
    11.总结 P;@j  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6-uLK'E  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Xtfs)"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ;BqCjS%`N  
    • 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。 Ssuz%*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 a|= ^   
     
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