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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。 gyw=1q+  
    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。 _O`p(6  
    'x*C#mt  
    2．模拟任务 Vp/XVyL}R  
    6]brL.eGj  
    :?6HG_9X  
    DOE： .xJ54Vz  
    相位型衍射 SGWb*grt  
    光束整形器 lYG`)#T  
    直径：2mmx2mm )D+BvJ Y"  
    形状：圆形 nR{<xD^  
    相位级次：16     3 7BSJ   
    .l1x~(  
    3W?7hh  
    3.建模任务：入射光场 gk%nF  
    |>;PV4])(  
    {r_HcI(h  
    高斯准直激光光束的光束参数 qUJ"* )S  
    NUV">i.(  
    • 波长：632.8nm B$ eM  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm wQ+pVu?6_  
    .-Lrrk)R+  
    uy {O   
     [bhKL5l  
    4.建模任务：期望输出光场 |a{; <a  
    `MI\/oM@  
    *9\j1Nd  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: jY=y<R_oK  
    wL0[Slf}  
    • FWHM-直径：0.5mm RE>Q5#|c  
    • 边缘宽度：50um & =[!L0{  
    • 效率：>95% /~NX<Ye&  
    • 信噪比（SNR）：>30dB cp`J ep<T  
    • 杂散光：<5% Wk%|%/:  
    {=GmXd%D  
     ^*ZaqMA  
    _E C7r>V&  
    5.设计方案 1#d2 +J*  
    KuJ)alD;1  
    ]? y~;-^  
    • 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）。 [7I:Dm  
    • 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）。 <2pp6je\0s  
    Y#F.{ i  
    L$PbC!1  
     h#YO;m2wd  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 v@\S$qU2  
      0s;~9>  
    Y$JVxly  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 AU9C#;JD  
    • 用户必须输入所需的信息 b/S:&%E  
    - 入射场 s<YN*~  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |5~Oh`w  
    - 系统参数 7KIekL  
    - 制造条件 x=DxD&I!J  
    n #X~"|U`  
     VIF43/>(  
    ZXnacc~s  
    7.设计过程 !aT:0m$:9c  
    1M`E.Ztw*  
    [icD*N<Gc  
    IW\^-LI.  
    D6VdgU|  
    0F)v9EK(W4  
    mF 1f(  
    设计和优化过程由两步完成： !ZTghX}D  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +R*DE5dz  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 gv67+Mf  
     {"]!zL  
    8.系统模拟 38w^=" -T  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 N@|<3R!N*e  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 r?DCR\Jq  
    • 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。 (G|!{  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 F6U#EvL  
    T,!EL +o4  
     3q%z  
    j@4MV^F2c  
    9. 初始几何光学设计的结果 ZUI6VM  
    eA& #33  
    ^Laqq%PI  
    #da{3>z:  
    _$UJ'W})/  
    感兴趣的优化函数 7T/BzXr,B  
    • 效率满足（>95%） f"7MYw\  
    • 信噪比不满足（<30db） w+6P x#  
    • 杂散光不满足（>5% )WoH>D  
     #Vum  
    UNDl&C2vz  
    WOn53|GQK  
    {~9zuNi  
    10. 后续IFTA优化后的结果 i|{psA  
           1hw.gn*JK>  
    HO<|EH~lu  
    HGYTh"R  
     )%^l+w+&  
    uGZGI;9f4  
    感兴趣的优化函数 j sPavY  
    • 效率满足（>95%） 0d+n[Go+S  
    • 信噪比满足（<30db） Pg}QRCB@  
    • 杂散光满足（<5%） (xo`*Q,+  
    >5t! Xt  
    11.总结 I0x)d`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 v*V( hMy  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 @XJ7ff&  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 a]p9 [Nk  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 BWxfY^,'&6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~u%$ 9IhM  
     
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