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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。 D. XvG_  
    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。 ;sFF+^~L  
    J5jvouR  
    2．模拟任务 _zMW=nypdx  
    m`r(p"  
    t\ewHZG"  
    DOE： 8Uxne2e  
    相位型衍射 =w0R$&b&  
    光束整形器 $iz|\m  
    直径：2mmx2mm (dSL7nel;L  
    形状：圆形 *~i ])4  
    相位级次：16     7D5]G-}x.  
    P7~>mm+  
    #>+HlT  
    3.建模任务：入射光场 cYt!n5w~W  
    `PH{syz  
    pyvSwD5t  
    高斯准直激光光束的光束参数 icK/],  
    A^<iL  
    • 波长：632.8nm \)|hogI|f  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm P";'jVcR  
    '!$Rw"K.  
    #;nYg?d=  
     yz8jw:d^-  
    4.建模任务：期望输出光场 o " #\ >  
    aw42oLk  
    6NHX2Ja  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 0"bcdG<}  
    ?5 7Sk+  
    • FWHM-直径：0.5mm ,nm*q#R,0  
    • 边缘宽度：50um ~Jz6O U*z  
    • 效率：>95% 8-77d^cprR  
    • 信噪比（SNR）：>30dB w+CA1q<  
    • 杂散光：<5% YcpoL@ab  
    @6T/Tdz  
     !d0kV,F:  
    ;MdlwQ$`  
    5.设计方案 FQ5U$x. [P  
    Z>5b;8  
    ~FG]wNgS  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 v z '&%(  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 [K0(RDV)%  
    '16b2n+F@#  
    fS78>*K  
     Ej8^Zg  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 %Y*Ndt4  
     ]-/VHh  
    +!.^zp21  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 u5f9Jw}  
    • 用户必须输入所需的信息 b B3powy9  
    - 入射场 b2&0Hx  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） dVT$VQg  
    - 系统参数 9m~p0ILh  
    - 制造条件 `&ckZiq  
    GDiBl*D  
     q'Tf,a  
    J]pir4&j  
    7.设计过程 3m!X/u  
    'kO!^6=4M  
    &Ys<@M7E:  
    JYbL?N  
    fHd#u%63K  
    [j/9neaye  
    hy"\RW  
    设计和优化过程由两步完成： UJ')I`zuI  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 fSvM(3Y<Qh  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :(*V?WI  
     [ ~c|mOk  
    8.系统模拟 jLHkOk5{:  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }l} Bo.C  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 x\G'kEd  
    • 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。 |"CZT#  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 aNspMJ  
    DAr1C+Dy  
     4yA+ h2  
    ^'{Fh"5  
    9. 初始几何光学设计的结果 9gK` E  
    gu.}M:u  
    qHlQ+:n  
    9w"4K.  
     < !C)x  
    感兴趣的优化函数 C{xaENp  
    • 效率满足（>95%） e)? .r9pA;  
    • 信噪比不满足（<30db） 6H WE~`ok6  
    • 杂散光不满足（>5% `% "\@<  
     j@3Q;F0ba  
    X[BIA+6  
    .:%0E`E  
    +.b,AqJ/  
    10. 后续IFTA优化后的结果 g(7rTyp4)  
           1FL~ndJs  
    2E)-M9ds  
    x,pjpx  
     Nkth>7*  
    :vQrOn18p  
    感兴趣的优化函数 nRZ]z( b  
    • 效率满足（>95%） qv KG-|j  
    • 信噪比满足（<30db） CXx*_@}MU  
    • 杂散光满足（<5%） K+K#+RBK  
    u$Jz~:=,  
    11.总结 <7Or{:Sc90  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 t: ;Pj9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 2,b(,3{`4:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Zbt.t] N  
    • 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。 E`usknf>l  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 tOd&!HYL  
     
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