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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。 @y`7csb p  
    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。 `=f1rXhI+1  
    iG;GAw|E  
    2．模拟任务 ^!>o5Y)  
    qbe9 CF'@_  
    ?{I]!gI  
    DOE： TJp0^&Q  
    相位型衍射 K.jm>]'z4;  
    光束整形器 kzLtI w&.  
    直径：2mmx2mm T5di#%: s  
    形状：圆形 Y+I`XeY  
    相位级次：16     6~v|pA jY  
    Sud5F4S  
    BpKgUwf;C  
    3.建模任务：入射光场 I~>L4~g)  
    oXkxd3  
    <U]#722  
    高斯准直激光光束的光束参数 ,4%'~8'3  
    ;1 02ddRV  
    • 波长：632.8nm X`k[ J6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8"g.Z*  
    ]%5DuE\M8\  
    Zj8aD-1]U^  
     ! G+/8Q^  
    4.建模任务：期望输出光场 U ]6 Hml;l  
    3 # ua  
    -*EK-j  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }Ik{tUS$  
    G&Sp }  
    • FWHM-直径：0.5mm Y+tXWN"8  
    • 边缘宽度：50um :#QYwb~  
    • 效率：>95% {<- BU[H  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *tda_B 2  
    • 杂散光：<5% 8PV`4=,OI  
    +cVnF&@$  
     AhARBgf<  
    Dyj5a($9"{  
    5.设计方案 Whq@>pX8  
    0iX;%SPYz  
    pc w^W  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 /*bS~7f1  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 [$Ld>`3  
    Hs+VA$$*  
    /0mbG!Ac  
     NVMhbpX6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ^V~r S8]gj  
     YGObTIGJvf  
    {qCmZn5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Rt<8 &.m4  
    • 用户必须输入所需的信息 t,.MtU>K@  
    - 入射场 E VBB:*q6  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  wNW9xmS  
    - 系统参数 |Y!#`  
    - 制造条件 !0~$u3[b  
    XX,iT~+-  
     cRX0i;zag  
    z1ltc{~Z  
    7.设计过程 g@.RfX=  
    u><gmp&  
    DLkNL?a  
    %zs 1v]  
    S"UFT-N  
    /}Y>_8 7  
    W$0<a@  
    设计和优化过程由两步完成： 5o5y3ibQ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 elZ?>5P$}  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RV|: mI  
     tZ[Y~],F  
    8.系统模拟 Gv}*T w$  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 A}sb 2P  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 iZQwo3"8r  
    • 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。 B3'qmi<  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 |*7uF<ink6  
    3C8'0DB  
     5DfAL;o!  
    X|H%jdta  
    9. 初始几何光学设计的结果 G|yX9C]R   
    SM5i3EcFYP  
    jpqq>Hbg_  
    z_eP  
    k`r}Gb  
    感兴趣的优化函数 REhXW_x  
    • 效率满足（>95%） 0i9y-32-  
    • 信噪比不满足（<30db） 'z2}qJJ)  
    • 杂散光不满足（>5% _tL*sA>[~)  
     (j+C&*u  
    PEoO s  
    tq?lF$mM:  
    [zK|OMxoV  
    10. 后续IFTA优化后的结果 V# |#% 8  
           /g712\?M4  
    kqSCKY1  
    L._I"g5 H9  
     7[QU *1bk  
    er^z:1'  
    感兴趣的优化函数 B}gi /  
    • 效率满足（>95%） \i "I1xU  
    • 信噪比满足（<30db） =R!=uml(  
    • 杂散光满足（<5%） O%A:2Y79  
    F$ x@ ]  
    11.总结 f!*b8ND^R  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +GgWd=X.Y  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {J%hTjCw  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (80]xLEBL  
    • 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。 hyL3fkMJ,  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 /9|1eSUa  
     
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