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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。 C6eon4Ut  
    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。 mYk5f_}  
    3;`93TO{  
    2．模拟任务 .n`MPx'  
    pz^"~0o5  
    EQ>bwEG  
    DOE： %;PPu$8K9  
    相位型衍射 +* )Qi)  
    光束整形器 +-#| M|a  
    直径：2mmx2mm RS/%uxS?  
    形状：圆形 )x"Z$jIs  
    相位级次：16     <96ih$5D1  
    ? xX`_l  
    y\ @;s?QL  
    3.建模任务：入射光场  N _r*Ig  
    ki^[~JS>'  
    4#=!VK8ZH  
    高斯准直激光光束的光束参数 Pwz^{*u]  
    9#6ilF:F  
    • 波长：632.8nm | _~BV&g,N  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Q ;5'I3w  
    Y@u{73H  
    $Y aL3n  
     a+mq=K  
    4.建模任务：期望输出光场 miHW1h[=  
    j&m<=-q  
    m$hSL4 N  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: M7,|+W/RK  
    1xq1te)  
    • FWHM-直径：0.5mm INzQ0z-z  
    • 边缘宽度：50um ZLKS4  
    • 效率：>95% #>ci!4Gz=Z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB O t `}eL-  
    • 杂散光：<5% ?67j+)  
    hY'"^?OP  
     x_Ais&Gc  
    iJrscy-  
    5.设计方案 '}4[m>/  
    >cM U<'&  
    p dnL~sv  
    • 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）。 ^#^u90I  
    • 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）。 ^ad> (W  
    gYzKUX@  
    ocgbBE  
     9y]$c1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 4 <]QMA0  
     xI:;%5{LN  
    EUna_ 4=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 <!OP b(g2  
    • 用户必须输入所需的信息 'T|.<u@~  
    - 入射场 ,}FYY66K  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） n{' [[2U  
    - 系统参数 <U,T*Ql1x  
    - 制造条件 ,CM$A}7[  
    i,yK&*>JJ  
     U;V. +onv  
    =C3l:pGMB;  
    7.设计过程 At bqj?  
    rX{|]M":T  
    Y?%6af+  
    3?5 ~KxOE(  
    3UN Jj&-`  
    O &w$  
    p-(Z[G*  
    设计和优化过程由两步完成： A&t'uY6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 y:|7.f  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Cq(Xa-  
     09%eaoW  
    8.系统模拟 uqO51V~  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 \GvVs  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 zw5~|<  
    • 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。 }=GyBnXu  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 }lxvXVc{I  
    )E[5lD61  
     GO?-z0V  
    'Ux_X:,:;  
    9. 初始几何光学设计的结果 'g=yJ  
    xd .I5  
    Dh9-~}sW'  
    dIpt&nH&$  
    f`IgfJN  
    感兴趣的优化函数 QKP9*dz  
    • 效率满足（>95%） &% *S  
    • 信噪比不满足（<30db） ,^<+5TYM7  
    • 杂散光不满足（>5% &^uzg&,;  
     ?&GMp[  
    1I@4xC #X  
    I Mv^ 9T:  
    SY$%!! @R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `riv`+J{s  
           mm{U5  
    -y\N9  
    j qdI=!H  
     C3b'Q  
    iZSSd{jO  
    感兴趣的优化函数 &iGl)dDr  
    • 效率满足（>95%） 5PPy+36<~  
    • 信噪比满足（<30db） xLD6A5n,[  
    • 杂散光满足（<5%） v:HgpZo+  
    V!opnLatYS  
    11.总结 }agl:~C  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 vXnpx}B  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 $@Ay0GEI"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 qIqk@u  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 a[$.B2U  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 SQ Fey~  
     
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