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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。 e#^by(1@}  
    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。 5Tq 3L[T5;  
    y5}|Y{5  
    2．模拟任务 gE~31:a^  
    50A_+f.7%  
    B%/Pn 2  
    DOE： $'Z!Y;Ue  
    相位型衍射 i`;I"oY4  
    光束整形器 ~ 5b %~:  
    直径：2mmx2mm nFSa~M  
    形状：圆形 :nt%z0_  
    相位级次：16     ~MX@-Ff  
    N8TO"`wdbs  
    sYzG_* )  
    3.建模任务：入射光场 H Vy^^$  
    I( e>ff  
    cae}dHG2  
    高斯准直激光光束的光束参数 5YasD6l  
    Jo ^ o`9  
    • 波长：632.8nm 4w,}1uNEf  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm JQqDUd  
    03PVbDq-  
    B$G8,3,:  
     pFuQ!7Uk  
    4.建模任务：期望输出光场 dGg+[?  
    [*(MI 9WM  
    E:ytdaiT  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: b8Qm4b?:4  
    @?U5t1O<  
    • FWHM-直径：0.5mm uH#NJoR O  
    • 边缘宽度：50um HFazqQ[  
    • 效率：>95% j.K yPWO  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Q.Acmht#  
    • 杂散光：<5% LuVj9+1 S  
    |w5#a_adM  
     >,v~,<3 i  
    #3S/TBy,  
    5.设计方案 fITml6mbE  
    M\%{!Wzo8  
    9fiZ5\  
    • 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）。 U6Qeode  
    • 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）。 tv0xfAV  
    I6\3wU~).  
    BC+HP9<]  
     ">o/\sXeH  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 $2.DZ  
     v#6.VUAw  
    D7 @10;F}[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 YANEdH`d  
    • 用户必须输入所需的信息 cA*%K[9  
    - 入射场 p4[W@JV  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） R8 KL4g-d  
    - 系统参数 P/_XDP./U  
    - 制造条件 ;KhYh S(q  
    W)l&4#__(  
     +0OQ"2^&  
    xU&rUk/L  
    7.设计过程 p#&6Ed*V  
    5*CwQJC<  
    H|^4e   
    G`n-WP  
    ]:njP3r  
    %tMfOW  
    IH0Uq_  
    设计和优化过程由两步完成： \8pbPo=x  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 eZv0"FK X  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |LQmdgVr$  
     rEViw?^KT  
    8.系统模拟 fVkl-<?x  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 pxN'E;P-  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &qr7yyY  
    • 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。 ]u:NE'0Xy  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,kP{3.#Q  
    vD(;VeW[  
     ql8:s>1T  
    C{Fo^-3  
    9. 初始几何光学设计的结果 4e:hKv,+4  
    }"T:z{n  
    L+u_153  
    pSAXp# g  
    O~D}&M@/R  
    感兴趣的优化函数 <D=%5 5  
    • 效率满足（>95%） emHi= [!i  
    • 信噪比不满足（<30db） njIvVs`q  
    • 杂散光不满足（>5% #qPk,a  
     ^,X+ n5q;m  
    H1w;Wb1se  
    %!q(zql  
    9=/8d`r  
    10. 后续IFTA优化后的结果 LC}]6  
           K@fxCj*}  
    \C L`j  
    CkP!4^J qQ  
     cz0tnF*&  
    Kq1sGk  
    感兴趣的优化函数 -,rl[1ZYZ  
    • 效率满足（>95%） u&<LW4  
    • 信噪比满足（<30db） 7fVVU+y  
    • 杂散光满足（<5%） d ] [E;$  
    ^^[,aBu  
    11.总结 2q#$?qs_b  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 zJ\I%7h*  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ywni2-)<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 FPqgncBHK  
    • 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。 c>^_4QQ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 -H]svOX  
     
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