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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。 <&m `)FJ  
    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。 L=v"5)m2R  
    {0J (=\u  
    2．模拟任务 ,/1[(^e  
    sqjv3=}  
    ~'u %66  
    DOE： ;e#bl1%#  
    相位型衍射 <1XJa2  
    光束整形器 <pp<%~_Z  
    直径：2mmx2mm 5#}wI~U;  
    形状：圆形 Q"D%xY  
    相位级次：16     4SGF8y@WU  
    Q VJvuiUh  
    jPyhn8Vw  
    3.建模任务：入射光场 38HnW  
    "PtOe[Xk  
    EVE<LF?  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^[u*m%UB  
    -_xC,dwK  
    • 波长：632.8nm 1Yb9ILX[J  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm d*(wU>J '  
    v:w $l{7  
    -mPrmapb3  
     Z+J;nl  
    4.建模任务：期望输出光场 ab-MEN`5  
    1WbawiG}  
    q1O}dSPwX  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 9CW8l0  
    x|oa"l^JZ"  
    • FWHM-直径：0.5mm }5qjGD  
    • 边缘宽度：50um  cojbuo  
    • 效率：>95% KJLK]lf}d  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?=lnYD j  
    • 杂散光：<5% B>TI dQ  
    <78LB/:  
     fpK`  
    p<9e5`& I  
    5.设计方案 {<_9QAS  
    $3C$])k  
    6qgII~F'  
    • 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）。 M+N7JpR  
    • 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）。 8(Y=MW;g  
    Hx]{'?   
    s3LR6Z7;i  
     D|Tv`47ntu  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 [Bz'c1  
     /N>bEr4w  
    I@f">&^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ]GS@ub  
    • 用户必须输入所需的信息 ^5l4D3@E  
    - 入射场 sO!YM5v8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） sDH|k@K  
    - 系统参数 EPz$`#Sh"  
    - 制造条件 62Ab4!  
    fi[c^e+IX  
     `aS9 o]t  
    FH'jP`  
    7.设计过程 QPH2TXw  
    oK GFDl]3  
    'xdM>y#S  
    CMIjc(m  
    fWR]L47n  
    [G/q*a:K  
    Bu'PDy~W,  
    设计和优化过程由两步完成： ,uD>.->  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <%JRZYZ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 b&g9A{t  
     v UAYYe  
    8.系统模拟 Q~4o{"3.'  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 qVFz-!6b  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *n0k2 p  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 rG"}CX`]:  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 j=)%~@  
    t%Z_*mIfmE  
     >R?EJ;h  
    *?gn@4Ly  
    9. 初始几何光学设计的结果 IPcAE!h6zN  
    !&C8y  
    {"e/3  
     !+IxPn  
    5/mW:G,&  
    感兴趣的优化函数 h^$>{0"  
    • 效率满足（>95%） b]mRn{r?  
    • 信噪比不满足（<30db） U;KHF{Vm  
    • 杂散光不满足（>5% +=MO6}5T  
     2?ZH WS>U  
    i,ku91T  
    ;4F[*VF!w  
    -z0,IYG }  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .F)b9d[?  
            iTbmD  
    AUoi$DF(@  
    HqOSQ<-Fo  
     >Z|4/PF  
    UNYU2ze'  
    感兴趣的优化函数 Y*f7& '[  
    • 效率满足（>95%） SNff  
    • 信噪比满足（<30db） u|8`=  
    • 杂散光满足（<5%） `"(7)T{  
    IQScsqM  
    11.总结 V}9wx%v  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 X/i8$yqv  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Cj5M  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 =q5A@!D  
    • 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。 q97Dn[>3  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7\a(Imq  
     
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