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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。 sy?>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。 5ZcnZlOOQ  
    @Y,F&8a$  
    2．模拟任务 d<Os TA  
    8<kme"% s  
    '=H^m D+gl  
    DOE： 9y5 \4&v  
    相位型衍射 U %ESuq#  
    光束整形器 zoJ;5a.3B  
    直径：2mmx2mm o W[,EW+u  
    形状：圆形 wuk7mIJ  
    相位级次：16     5a ~tp'  
    l(5-Cr  
    l0&8vhw8k  
    3.建模任务：入射光场 i njmP9ed  
    ie(7m| .  
    y]l"u=$Tr{  
    高斯准直激光光束的光束参数 752wK|o0|;  
    3ngLEWT  
    • 波长：632.8nm #H[ 4?4r  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm FJLJ;]`7+  
    4I-p/&Q  
    ^kr)U8  
     YfPo"uxx  
    4.建模任务：期望输出光场 gQuw|u  
    VTWE-:r  
    #%9]Lq  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）:  YBD{l  
    UTQKlwPa  
    • FWHM-直径：0.5mm Q:gn>/  
    • 边缘宽度：50um .m?~TOR  
    • 效率：>95% ]M(mq`K  
    • 信噪比（SNR）：>30dB SR& mHI-f0  
    • 杂散光：<5% a<wZv-\Vau  
    mM} Ukmy  
     n@;x!c< +  
    bUN,P"  
    5.设计方案 O->eg  
    ak) -OL1  
    4w( vRe  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 wzPw; xuG  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 X|`,AK Jit  
    8 %j{4$  
    <j\;>3Q  
     DBBBpb~~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 n2 mw@Ay!  
     EQJ_$6  
    <cv1$ x ~P  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 U%DF!~n  
    • 用户必须输入所需的信息 G}#/`]o!K  
    - 入射场 (VaN\+I:T  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） J7ekIQgR  
    - 系统参数 5u_4lNJ&  
    - 制造条件 8Wx@[!  
    ;3|Lw<D5;  
     CQHp4_  
    O^Vy"8Ji}y  
    7.设计过程 G>,nZ/,A{  
    $Oe58  
    >&vO4L  
    1m`tqlFU9  
    g!p_c  
    n [Xzo}  
    ]cqZ!4?_  
    设计和优化过程由两步完成： 9G&l qfX:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 S"^KJUUc  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]KK ZbEO  
     %DRy&k/T  
    8.系统模拟 6L2*gO:r?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Z ;y}gv/ {  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 tOM3Gs~o6z  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 cL)rjty2  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =x0"6gTz>  
    ab aQJ|  
     boF4d'g"  
    q 9brpbg_  
    9. 初始几何光学设计的结果 5uV"g5?w  
    6eUiI@J  
    Ac!&j=ZE  
    g<iwxF  
    k<'vP{  
    感兴趣的优化函数 4 ?@uF[  
    • 效率满足（>95%） S`c]Fc  
    • 信噪比不满足（<30db） ?gR\A8:8  
    • 杂散光不满足（>5% *[xNp[4EU  
     d0A\#H_&  
    `,-hG  
    sMfFm@\N  
    {1@4}R4  
    10. 后续IFTA优化后的结果 # HM\ a  
           OHP3T(Q5  
    ~6:LUM  
    e}R2J `7  
     ^wO_b'@v  
    ?St=7a(D  
    感兴趣的优化函数 E7yf[/it  
    • 效率满足（>95%） eY 4`k  
    • 信噪比满足（<30db） B)DC,+@$  
    • 杂散光满足（<5%） tT* W5  
    \Qi#'c$5+a  
    11.总结 V^ fGRA  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 LN.Bd,  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }r~v,KDb  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /G)KkBC  
    • 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。 _ 7BF+*T  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 X&9^&U=e  
     
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