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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。 Ukh$`q}  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 l6 S19Kv  
    %TW% |"v  
    2．模拟任务 [V2omSZo  
    <wUD  
    2Z/][?Jj{  
    DOE： co$Hi9JE  
    相位型衍射 Ere?d~8  
    光束整形器 %0+h  
    直径：2mmx2mm 0\EpH[m}-  
    形状：圆形 G.-h=DT]  
    相位级次：16     `'[7~Ew[  
    e>?_)B4  
    daA47`+d  
    3.建模任务：入射光场 Nl$gU3kL  
    |5}rX!wS4  
    wVvqw/j*f  
    高斯准直激光光束的光束参数 RV0>-@/x  
    nJtEUVMt  
    • 波长：632.8nm QD.zU/F~>  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm []A"]p  
     .6O52E  
    zz(!t eBC  
     :rz9M@7  
    4.建模任务：期望输出光场 )(:+q(m  
    *Fa )\.XX  
    <&qpl0U)Y  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: u( V  
    B\=SAi  
    • FWHM-直径：0.5mm E3 ~,+68U  
    • 边缘宽度：50um kfMhw M8kP  
    • 效率：>95% TIcd _>TW  
    • 信噪比（SNR）：>30dB w?]ZU-  
    • 杂散光：<5% z +3<$Z  
    ~-XOvKJb  
     EX`"z(L  
    1s{ISWm  
    5.设计方案 ]}mly` Fw  
    'GEBxNH:  
    M!eoe5  
    • 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）。 x4CtSGG85f  
    • 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）。 -Z:]<;qU  
    |?OdV<5C  
    .dD9&n;#^  
     !Gln Q`T  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 OOEV-=  
     2Pbe~[  
    ES^>[2Y  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Uj4Lu  
    • 用户必须输入所需的信息 u] F7 0C^~  
    - 入射场 qSFc=Wwc  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1vB-M6(  
    - 系统参数 ayV6m  
    - 制造条件 jP1$qhp  
    *ZGX-+{  
     `^v4zWDK  
    z=ML(1c=  
    7.设计过程 -Qg 2qN2{  
    RY9+ 9i  
    7m@ )Lv  
    c5X`_  
    @bY('gC,  
    VLf g[*k  
    uWUR3n  
    设计和优化过程由两步完成： J__;.rnk  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }X=87ud  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 HH"$#T^-  
     'I&|1I^  
    8.系统模拟 zL9VR;q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .4wTjbO6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 uA~YRKer  
    • 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。 -@rxiC:Q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 dSwm|kIa  
    ,VAp>x+O  
     GtF2@\  
    kt :)W])V  
    9. 初始几何光学设计的结果 %m oJF1  
    vKU`C?,L  
    3AK(dC[ri  
    c\M#5+1j  
    , Hn7(^t  
    感兴趣的优化函数 ue@8voZhS/  
    • 效率满足（>95%） wuKl-:S;Vs  
    • 信噪比不满足（<30db） ,!`SY)  
    • 杂散光不满足（>5% :v`o6x8  
     =K :(&6f<t  
    +L0J_.5%^  
    [#0Yt/G  
    +)gGs# 2X  
    10. 后续IFTA优化后的结果 tG/1pW  
           v51EXf  
    WE")xhV6  
    ?L=A2C\_-  
     ^OF5F8Tf/  
     JX{KYU  
    感兴趣的优化函数 ~wTX >qV  
    • 效率满足（>95%） GJX4KA8J  
    • 信噪比满足（<30db） BBvZeG $Y  
    • 杂散光满足（<5%） yIOLs}!SF  
    h2% J/69  
    11.总结 Yj3P 7k$c  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 $&IpX M]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +jtA&1cf  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :7\9xH  
    • 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。 a"QU:<-v  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 +3Y!xD?=  
     
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