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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。 15$xa_w}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。 BG{f)2F\  
    adON&<  
    2．模拟任务 ?mQ^"9^XS  
    +>w]T\[1~  
    T X`X5j  
    DOE： _`$LdqgE  
    相位型衍射 q!c(~UVw  
    光束整形器 0bNvmZ$  
    直径：2mmx2mm 6Z/`p~e  
    形状：圆形 ]`E+HLEQ'  
    相位级次：16     Nz{dnV{&x;  
    ejRK-!  
    FoefBo?g65  
    3.建模任务：入射光场 MatXhP] Fi  
    )fH Q7  
    0oe<=L]F  
    高斯准直激光光束的光束参数 0r]n 0?x  
    b^Hr zn  
    • 波长：632.8nm [;E%o^/^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm vG&>- Z  
    W<Uu.Y{sG  
    D{|qP nE4  
     C2LPLquD+  
    4.建模任务：期望输出光场 O9gq <d  
    BT{;^Hp  
    ]5W$EvZ9)  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: E(qYCafC  
    LyUn!zV$(  
    • FWHM-直径：0.5mm ;'!x  
    • 边缘宽度：50um A#u U ]S  
    • 效率：>95%  urp|@WZ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB aCQtE,.  
    • 杂散光：<5% }E`Y.= S  
    " T(hcI   
     }v(wjD  
    tobE3Od4  
    5.设计方案 gW, [X(  
    H$6RDMU  
    -K"'F`;W  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 dzcF1 5H1  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 5<?Ah+1  
    r)(5,*v  
    *[MWvs:,  
     ]A4=/6`g?b  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 N_t,n^i9>*  
     \BOoY#!a  
    n `j._G  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ;w{<1NH2+.  
    • 用户必须输入所需的信息 I?KN7(9u?  
    - 入射场 %lKw+D  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） GR,2^]<{  
    - 系统参数 -15e  
    - 制造条件 \u=d`}E  
    {sTf4S\S  
     ,CE/o7.FG  
    =4y gbk  
    7.设计过程 D(cD8fn,J  
    ?y>N&\pt2  
    HKN|pO3v  
    _S!^=9bJ  
    c '|*{%<e2  
    _h%Jf{nu  
    .X g.,kW  
    设计和优化过程由两步完成： 0Q3U\cDr  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 B`pBIUu  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ; :e7Z^\/k  
     g`EZLDjt  
    8.系统模拟 UG1<Xfu|  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 D#jwI,n}x  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 b3N IFKw  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 U#<d",I  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 fif;n[<  
    +]l?JKV  
     YOxgpQ:i  
    q|5WHB  
    9. 初始几何光学设计的结果 SH*'<  
    *i#2>=)  
    /08FV|tX)  
    HOW<IZ^  
    \ %-<O  
    感兴趣的优化函数 DJ ru|2  
    • 效率满足（>95%） 8lQ/cGAc  
    • 信噪比不满足（<30db） LpHGt]|D  
    • 杂散光不满足（>5% IRW0.'Dn  
     }gSoBu  
    UrniJB]  
    bGh&@&dHr  
    g pciv  
    10. 后续IFTA优化后的结果 2 BY|Cp4R  
           Quth5  
    =lNW1J\SW  
    UMcM&yu-  
     3mgvWR  
    &BVUK"}P  
    感兴趣的优化函数 %<i sdvF  
    • 效率满足（>95%） U$:^^Zt`B  
    • 信噪比满足（<30db） %Z;RY5  
    • 杂散光满足（<5%） 1N/4W6  
    C&O8fNB_  
    11.总结 %Tp9G Gt  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?Ld),A/c  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 >WHajYO"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 0+&WIs  
    • 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。 aru2H6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _ep&`K  
     
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