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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。 39 D!e&  
    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。 _}8hE v  
    |C;8GSw>|F  
    2．模拟任务 LIzdP,^pc  
    xz!b@5DR'%  
    ^d2#J  
    DOE： FDfLPCQm  
    相位型衍射 P`ZzrN  
    光束整形器 ./SDZ:5/  
    直径：2mmx2mm 4^4<Le-G  
    形状：圆形 @E Srj[  
    相位级次：16     6T*MKu  
    L'1!vu *Rg  
    Vl"20):  
    3.建模任务：入射光场 25e*W>SLw  
    *`D}voU  
    e:W]B)0/e  
    高斯准直激光光束的光束参数 )Z4ilpU,  
    ^qB a~  
    • 波长：632.8nm 0j{Rsy   
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^,W;dM2  
    *u J0ZO9  
    v)+E!"R3.  
     c? Z M<Y"  
    4.建模任务：期望输出光场 8PKUg "p  
    1f 3c3PJ  
    c5 ^CWk K  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^/'zU,  
    hJ~Na\?w  
    • FWHM-直径：0.5mm %5g(|Y]  
    • 边缘宽度：50um a^{"E8j  
    • 效率：>95% g|STegg  
    • 信噪比（SNR）：>30dB \mK;BWg)  
    • 杂散光：<5% `!BP.-Zv  
    \zCw&#D0Z  
     h7 r *5E  
    P8& BtA  
    5.设计方案 :mYVHLmea  
    g:dtfa/]  
    KM-d8^\:  
    • 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）。 io&FW!J.  
    • 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）。 }Gvu!a#R  
    L0lqm0h  
    + *xi&|%  
     ey/{Z<D  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 X }V}%  
     "O}u2B b  
    Am'%tw ~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 jw 4B^2}  
    • 用户必须输入所需的信息 ?hC,49  
    - 入射场 ax)>rP,V  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $@Bd}35 J  
    - 系统参数 VTUY#+3  
    - 制造条件 #fGI#]SG?  
    &~Hx!]uc  
     +nAbcBJAl  
    f (Su  
    7.设计过程 @ajt D-_2  
    VY#nSF`  
    ;_~9".'<d  
    V|3^H^\5P  
    .Qv H7  
    <q`'[1Y4  
    $-i(xnU/nl  
    设计和优化过程由两步完成： %&iodo,EP'  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?-v]+<$Y  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 m[}@\y  
     WGwIc7  
    8.系统模拟 btR~LJb  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Q "vhl2RX  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8a8CY,n{  
    • 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。 koojF|H>  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 4JO[yN  
    14pyHMOR  
     xNd p]u  
    gyz_$T@x  
    9. 初始几何光学设计的结果 y*#YIS56I  
    ?E}9TQ  
    @ogj -ol&  
    mHyT1e  
    kBeYl+*pk  
    感兴趣的优化函数 Ul<:Yt&nI  
    • 效率满足（>95%） h!mx/Hx  
    • 信噪比不满足（<30db） ;#?G2AAv  
    • 杂散光不满足（>5% r"|UgCc  
     a=4 `C*)  
    wnU-5r&!]  
    Nu;?})tF  
    ) ^`V{iD  
    10. 后续IFTA优化后的结果 KvH t`  
           $%6.lQ  
    2!_DkE  
    TE9Iyl|=  
     d:Oo5t)MN  
    /.WIED}>  
    感兴趣的优化函数 ?,`g h}>  
    • 效率满足（>95%） -V&nlP  
    • 信噪比满足（<30db） zRMz8IC.  
    • 杂散光满足（<5%） TD sjNFe3  
    Ye|(5f  
    11.总结 Lz&FywF-l  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 tR\cS )  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <{T5}"e  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4:= VHd  
    • 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。 l* z "wA-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 x=03 WQ8  
     
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