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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。 P=9UK`n  
    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。 6lkCLH  
    O`N,aYo  
    2．模拟任务 Y`6<:8[?  
    }*aj&  
    +bb-uoZf  
    DOE： h gwS_L  
    相位型衍射 5Fq+^  
    光束整形器 Mpk7$=hjc  
    直径：2mmx2mm fZJM'+J@A  
    形状：圆形 U7,.L  
    相位级次：16     =KD[#au6a  
    iU=:YPE+ .  
    LfCgvq6/pO  
    3.建模任务：入射光场 KF!d?  
    Q7UQwAN'  
    AP4s_X+=  
    高斯准直激光光束的光束参数 /c4$m3?]  
    ="Az g8W  
    • 波长：632.8nm 8vfC  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm U9 Q[K`  
    iuM ,a F  
    C8 }=fa3u  
      /7Q9(}  
    4.建模任务：期望输出光场 tn(6T^u  
    {W%XS E  
    ^?A>)?Sq  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: t~qAA\p}o  
    ltkA7dUbu  
    • FWHM-直径：0.5mm fl4'dv  
    • 边缘宽度：50um e<~bDFH  
    • 效率：>95% =Pp-9<& S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB wNNg"}&P  
    • 杂散光：<5% aqQ  U7  
    zU4*FXt  
     kn`O3cW/  
    [g=4'4EZc  
    5.设计方案 Wrt5eYy  
    N&(MM.\`^  
    0[8uuqV[cB  
    • 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）。 O >@Q>Z8W?  
    • 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）。 f Avh!g  
    'I>geW?{QK  
    V,?])=Ax  
     'mF&`BN}b  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 6J cXhlB`  
     @Yw42`> !s  
    Mi}k>5VT  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 zW[HGI6w  
    • 用户必须输入所需的信息 Sg\+al7  
    - 入射场 y~VLa  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） a,n#E!zT?w  
    - 系统参数 &F'n >QT9q  
    - 制造条件 tU>7 jo[-p  
    $2Bll5!]  
     20:![/7:!  
    OhM_{]*  
    7.设计过程 I y5)SZ'  
    _~ 2o  
    'HL.W](  
    a?X@ D<.;  
    1DH P5q  
    3,Iu!KB  
    wzY{ii  
    设计和优化过程由两步完成： r =]$>&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 O6">Io5  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 xA0=C   
     \GK]6VW  
    8.系统模拟 P\@efq@!  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 3k/X;:,.  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 e=_Ng j)  
    • 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。 fd&>p  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 u!t<2`:h  
    L9!\\U  
     KvO5-g  
    J M;WCV%NM  
    9. 初始几何光学设计的结果 3A.lS+P1  
    \9}DAM_  
    Bt(nm> Ng  
    uu/2C \n}  
    AH:0h X6+  
    感兴趣的优化函数 m<J:6^H@  
    • 效率满足（>95%） \]3[Xw-$  
    • 信噪比不满足（<30db） E+$D$a  
    • 杂散光不满足（>5% f`[E^ zj  
     F><ficT  
    _auFt"n  
    U[Lr+nKo\  
    w/9%C(w6  
    10. 后续IFTA优化后的结果 HI[Pf%${  
           .kB!',v\  
    #1WCSLvtV  
    `(E$-m-~jH  
     _s}`ohKvD  
    q RRvZhf  
    感兴趣的优化函数 TK0W=&6#A  
    • 效率满足（>95%） k[y^7, r  
    • 信噪比满足（<30db） D J7U6{KLq  
    • 杂散光满足（<5%） fT YlIT9  
    bKEiS8x  
    11.总结 gSe3S-Lt  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 wR"17z7[]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 K{ntl-D&y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 k:N/-P&+  
    • 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。 T9Fe!yVA  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1jpft3*x  
     
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