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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。 ${97G#  
    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。 <t"fL RX  
    xJOp ~fKG  
    2．模拟任务 V h5\'Sn  
    [lz H%0 V  
    "Q{7X[$$^  
    DOE： bvT$/ (7  
    相位型衍射 8SCXA9}  
    光束整形器 T7(d  
    直径：2mmx2mm msOE#QL6a  
    形状：圆形 J?jxD/9Yb  
    相位级次：16     e'fo^XQn[  
    _&]Gw, ~/i  
    gUiZv8C  
    3.建模任务：入射光场 *~.'lE%[U  
    aED73:b  
    D<[kbt 5^7  
    高斯准直激光光束的光束参数 A^4#6],%v  
    {9~3y2:  
    • 波长：632.8nm hz h3p[  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Q{~;4+ZD  
    &0+Ba[Z ^  
    )H&ZHaO,_  
     +Edq4QYwR  
    4.建模任务：期望输出光场 _# &_`bZH  
    dX-j3lM:#  
    8boiJku`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: W>[TFdH?  
    wid  
    • FWHM-直径：0.5mm sjHcq5#U!  
    • 边缘宽度：50um :2~2j-m  
    • 效率：>95% 9q2x}  
    • 信噪比（SNR）：>30dB raM{!T:  
    • 杂散光：<5% mw83pU6  
    1([?EfC  
     _znpzr9H  
    unr`.}A2>  
    5.设计方案 %)e&"mq!|  
    pQ8f$I#v  
    }3-`e3  
    • 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 ;y@;?~  
    • 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）。 3RI %OCGF  
    `mquGk|)  
    zGP@!R`_  
     %htwq]rZd  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 V7k!;0u v  
     6dRvx;d  
    p<B*)1Tj0  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 - R`nitf  
    • 用户必须输入所需的信息 d\tA1&k71  
    - 入射场 Uu|R]azbO  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） /^`d o3a}  
    - 系统参数 /@",5U#  
    - 制造条件 98CS|NEe  
    8(H!iKHe  
     Qn/ 6gRLj  
    BD M"";u  
    7.设计过程 :T#f&|Gg;  
    cq$ _$jRx  
    _ujhD  
    .gCun_td#  
    WogCt,  
    t;t;+M|W  
    Iz!]LW  
    设计和优化过程由两步完成： Z jXn,W]~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 T~d_?UAw$  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 > v4+@o[~  
     VzWH9%w  
    8.系统模拟 ~vMJ?P@  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,fhK  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 1\/^X>@W{  
    • 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。 /WIH#M  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 yY"n:&T(  
    tl=e!  
     ?4_ME3$t  
    Hr*xAx  
    9. 初始几何光学设计的结果 xqv&^,ic  
    %D`j3cEp@  
    p }3$7CR/  
    )1!0'j99.  
    +rka 5ts  
    感兴趣的优化函数 BfDC[(n`  
    • 效率满足（>95%） /LG}nY  
    • 信噪比不满足（<30db） V"KuwM  
    • 杂散光不满足（>5% {-hu""x>  
     9{-H/YS\_s  
    ".kH5(:  
    D*g K,`  
    @CKMJ^#|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 H2yPVJ\Y)"  
           U(hIT9  
    zw0u|q;#  
    xN!In-v[j;  
     *EFuK8 ;  
    j 5bHzcv  
    感兴趣的优化函数 }eSrJgF4M  
    • 效率满足（>95%） <9S5  
    • 信噪比满足（<30db）  )eH?3""  
    • 杂散光满足（<5%） :b,An'H  
    8>|<m'e^\r  
    11.总结 (bD#PQXzm  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 !HF<fn  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %kuUQ%W1  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 AH^ud*3F  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 `6v24?z  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 cvjZ$Fcc%(  
     
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