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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。 :Ch XzZ  
    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。 5NN;Fw+  
    Cj4Y, N  
    2．模拟任务 \xggIW.^0  
    psmDGSm,&  
    6Y\TVRR  
    DOE： _+aR| AEC  
    相位型衍射 hGrX,.zj  
    光束整形器 j2IK\~W?-  
    直径：2mmx2mm 1 ; <Vr<.  
    形状：圆形 d7r!<u&/  
    相位级次：16     WvJ:yUb2  
    oVZzvK(zR  
    ?.F^Oi6 u  
    3.建模任务：入射光场 [sk n9$  
    F5YoEWS  
    3b0|7@_E  
    高斯准直激光光束的光束参数 `i(b%$|^&Z  
    vxk0@k_  
    • 波长：632.8nm 2bw) , W  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm O%>*=h`P  
    @|t]9  
    8N"WKBj|_d  
     =8tK]lb  
    4.建模任务：期望输出光场 1,OkuyXy!>  
    %>9L}OAm  
    :NWIUN  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Wp:vz']V  
    d`flYNg4  
    • FWHM-直径：0.5mm ;8&/JSN M  
    • 边缘宽度：50um ?0KIM* .  
    • 效率：>95% XgnNYy6W  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 8LPWT!S  
    • 杂散光：<5% l(_|CkcZ  
    `kvIw,c.  
     HbB8A#u  
    (G./P@/[  
    5.设计方案 PIo@B|W-SX  
    <>f;g "qS  
    yevJA?C4 v  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 t,/8U  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 2!W[ff@~7  
    >\:GFD{z  
    b3[!1i  
     S!$S'{f<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 +UX~'t_'v  
     _U4@W+lhX_  
    5HHf3E [  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 zvq}7,  
    • 用户必须输入所需的信息 oidK_mU9q  
    - 入射场 73'AQ")UJ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） =ca[*0^Z7  
    - 系统参数 |1A0YjOD  
    - 制造条件 !Z\Gv1  
    0n2H7}Uq  
     zd$?2y8  
    1Vz^?t:  
    7.设计过程 V{q*hQd_3  
    E`qX|n  
    $*N(feAs  
    WW6-oQs_#*  
    z<fd!g+^  
    I9xu3izAmR  
    LQ%QFfC  
    设计和优化过程由两步完成： 9__Q-J  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 IOC$jab@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 PbS1`8|4  
     .XeZjoJ$z  
    8.系统模拟 acUyz2x  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {2Tu_2>  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,ZY\})`p  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 L ..  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 n<FUaR>q}  
    AsuugcN*  
     )OFN0'  
    jxm#4  
    9. 初始几何光学设计的结果 r|uR!=*|?  
    [9 :9<#?o^  
    "O$WfpKX  
    "'Gq4<&y  
    rB]2qk`/'  
    感兴趣的优化函数 a[j]fv*6  
    • 效率满足（>95%） Fz<1xyc(  
    • 信噪比不满足（<30db） wxJ"{(;  
    • 杂散光不满足（>5% F|!=]A<  
     GoX<d{  
    8tjWVo  
    _D{FQRU<YD  
    H l(W'>*oL  
    10. 后续IFTA优化后的结果 0<4'pO.6Hq  
           0(u}z  
    !UP B4I  
    k^;/@:  
     :?z @T[-  
    vNdX  
    感兴趣的优化函数 =Xid"$  
    • 效率满足（>95%） 9+<A7PM1T  
    • 信噪比满足（<30db） eS4t0`kP  
    • 杂散光满足（<5%） jG& 8`*|*  
    Jc5Y Gj7  
    11.总结 :wRfk*Ly  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &Y9%Y/Y  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #fx"tx6  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ywt9^M|z;  
    • 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。 doX`NbA  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 G eB-4img  
     
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