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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。 a*JM2^,HO  
    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。 .{ ^4I  
    b2c% 0C  
    2．模拟任务 9i@AOU  
    CBdS gHA3>  
    tdg.vYMDPC  
    DOE： s>z$_  
    相位型衍射 epa)ctS9  
    光束整形器 ,t5X'sY L  
    直径：2mmx2mm dq~p]h~,H  
    形状：圆形 D3Lu]=G  
    相位级次：16     P{mV  
    E 5}T_~-{  
    eCdx(4(\a  
    3.建模任务：入射光场 G?12?2  
    D.xN_NK"  
    <\Nf6>_qEM  
    高斯准直激光光束的光束参数 =BJ/ZM  
    Ls#pe  
    • 波长：632.8nm 8}h ^Frh  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;SkC[;`J  
    )%%RI_J T  
    ;`g\Tu  
     , RfU1R  
    4.建模任务：期望输出光场 a%f{mP$m  
    0?l|A1I%   
    SPW @TF1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .E!7}O6  
    XPXC7_fV  
    • FWHM-直径：0.5mm !OM9aITv[  
    • 边缘宽度：50um AWC zu5ve  
    • 效率：>95% kH*l83  
    • 信噪比（SNR）：>30dB I2("p.+R  
    • 杂散光：<5% vgOmcf%;  
    =:`1!W0I  
     0X+Jj/-ge  
    U,)Ngnd  
    5.设计方案 ~!~VC)a*  
    8h9t8?  
    _m;cX!+~_  
    • 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）。 b,5H|$nLu  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ?6Cbx6  
    JGt4B  
    pr>Qu:  
     =wK3\rG  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 DCX 4!,ZF  
     {r.#R| 4v  
    T3Kq1 Rh  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 g#`(& k  
    • 用户必须输入所需的信息 \*6%o0c  
    - 入射场 ^ef:cS$;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） mn\e(WoX  
    - 系统参数 xr!FDfM.K  
    - 制造条件 z;1tJ  
    k#`.!yI,  
     W-=~Afy  
    liFNJd`|o+  
    7.设计过程 aW %ulZ  
    Zb-TCS+3l  
    4nkH0dJQ  
    7^Uv1ezDR  
    btw_k+Fh  
    l#%Y]1 *  
    J/w?Fa<  
    设计和优化过程由两步完成： #!h:w  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;3Fgy8 T  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~b5aT;ObR  
     wQb")3dw  
    8.系统模拟 2f`u?T  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 4PTHUyX  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,!kqEIp%  
    • 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。 ^C>i(j&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 aMuc]Wy#  
    65N;PH59D  
     Rb<aCX  
    =Xm [  
    9. 初始几何光学设计的结果 2uS&A \   
    ;z#D%#Ztq  
    sq*R)cZ  
    HoymGU`w  
    Nol',^)  
    感兴趣的优化函数 RmO-".$yt  
    • 效率满足（>95%） |^Try2@  
    • 信噪比不满足（<30db） R_uA!MoLs  
    • 杂散光不满足（>5% b'Z#RIb  
     F0bmGDp@-  
    N_$ X4.7p  
    /+2^xEIjE  
    ?ZdHuuDN~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ~Ht[kO  
           6 )0$UW  
    &k&tkE  
    ma~WJ0LM\  
     QYVT"$=  
    x_v pds  
    感兴趣的优化函数 #PoUCRRC  
    • 效率满足（>95%） ~yt+xWV  
    • 信噪比满足（<30db） j!&g:{ e  
    • 杂散光满足（<5%） vBj{bnl  
    9g J`H'  
    11.总结 2 'xT%  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Niou=PI@  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Mh>^~;  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 T$GhE  
    • 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。 $tj[ *  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7 -gt V#  
     
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