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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。 +qoRP2  
    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。 M?qy(zb  
    M`>E|" <  
    2．模拟任务 Yz bXuJ4  
    :-'qC8C  
    7 3m1  
    DOE： ,s(,S  
    相位型衍射 4Up/p&1@  
    光束整形器 z@Y;r=v  
    直径：2mmx2mm #F#%`Rv1  
    形状：圆形 L$-T,Kze  
    相位级次：16     3u;oQ5<(v  
    >/|*DI-HJ  
    6 r"<jh#  
    3.建模任务：入射光场  `]X>V,  
    ..qCPlK;  
    :>*7=q=  
    高斯准直激光光束的光束参数 / +\9S  
    /NlGFO*Z  
    • 波长：632.8nm /\Ef%@  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm G9lUxmS<  
    99S ^f:t  
    :0ep( <|;  
     IU[ [ H#  
    4.建模任务：期望输出光场 <!+Az,-  
    G#CXs:1pd+  
    k\IbIv7?i  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: s>en  
    RpK@?[4s  
    • FWHM-直径：0.5mm R2;  
    • 边缘宽度：50um O}P`P'Y|'  
    • 效率：>95% w@ pPcZ>z/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB gSgr6TH0  
    • 杂散光：<5% ;,TFr}p`  
    7"##]m.  
     nEfK53i_  
    GmG 5[?)  
    5.设计方案 g\U-VZ6;p  
    JVJMgim)0  
    >Q/Dk7#  
    • 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）。 XkqCZHYkS  
    • 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）。 ;*N5Y}?j'  
    :Al!1BJQ  
    @,}UWU  
     u y+pP!<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =vPj%oLp'a  
     So;<6~  
    *#2h/Q.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 yX5\gO6G  
    • 用户必须输入所需的信息 B[}6-2<>?C  
    - 入射场 >usL*b0%  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） LscGTs,  
    - 系统参数 4 :v=pZ  
    - 制造条件 >eaaaq9B-  
    H::bwn`Vc  
     jylD6IT  
    QWU[@2@%r  
    7.设计过程 vIvIfE  
    )_:NLo:  
    xoL\us`A  
    teP<!RKNb  
    NRuNKl.v  
    8(De^H lO  
    jCY %|  
    设计和优化过程由两步完成： z{543~Og59  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Pfhmo $  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 DH=hH&[e(d  
     Zfw,7am/  
    8.系统模拟 Om<a<q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7^Uv7< pw  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 y} '@R$  
    • 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。 >lm&iF3y  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 zCA2X !7F  
    K:M8h{Ua  
     +t.b` U`-  
    yauvXosX  
    9. 初始几何光学设计的结果 h1RSVp+?n  
    54,er$$V  
    / 1RpM]d  
    jdN` mosJ  
    =wJX 0A|  
    感兴趣的优化函数 F@t3!bj9  
    • 效率满足（>95%） ,6/V" kqIP  
    • 信噪比不满足（<30db） f<_Cq <q"  
    • 杂散光不满足（>5% mq l Z?-  
     R_KH"`q  
    Wqnc{oq |$  
    r%_djUd  
    :s,Z<^5a)g  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =|=(l)8  
           Qrv<lE1V;  
    kM 6 Qp  
    m 5.Zu.  
     ?< />Z)  
    9?$i?  
    感兴趣的优化函数 DXo|.!P=3  
    • 效率满足（>95%） K9[UB  
    • 信噪比满足（<30db） gi8FHSU|G  
    • 杂散光满足（<5%） #WuBL_nZ~  
    ! if   
    11.总结 c$,P ~W s'  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 | Iib|HQ)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \zY!qpX<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ZNoDFf*h  
    • 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。 ,}PgOJZ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 XX@ZQcN  
     
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