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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。 S7kZpD $  
    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。 D:.1Be`Tv  
    eZv G  
    2．模拟任务 NA{?DSP  
    bKac?y~S_  
    RA ER\9i  
    DOE： p;P cD  
    相位型衍射 \agT#tT J  
    光束整形器 lr~c w#h*  
    直径：2mmx2mm hMQh?sF/  
    形状：圆形 <E1ngG  
    相位级次：16     )ad6>Y  
    :&\^r=D  
    Cp!Qd e  
    3.建模任务：入射光场 x~n]r[!L  
    0~=>:^H'`q  
    "jA?s9  
    高斯准直激光光束的光束参数 X{-901J1  
    oeF0t'%  
    • 波长：632.8nm -esq]c%3  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ",>,t_J  
    MgrJ ;?L  
    GI[XcK^*w  
     +I[Hxf~  
    4.建模任务：期望输出光场 >>R,P Ow-  
    .:A&5Y-   
    hw)#TEt   
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: vI5'npM  
    x!;;;iS  
    • FWHM-直径：0.5mm vf/|b6'y  
    • 边缘宽度：50um =BVBCh  
    • 效率：>95% [`_-;/Gx2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB "[Hn G(gA  
    • 杂散光：<5% ;(0|2I'"  
    tJ9-8ZT*  
     S E0&CV4  
    %?i~`0-:n%  
    5.设计方案  c FV3  
    -;W`0 k^  
    ;T\'|[bY   
    • 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）。 qN@0k>11?  
    • 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）。 L3|~ i&k  
    lL6W:Fq@(  
    Gcp!"y=i  
     1qN+AT  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 MwO`DrV  
     &eY&6I  
    atYe$Db  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。  ;)ji3M  
    • 用户必须输入所需的信息 %}1v-z  
    - 入射场 ?r/)s()ALf  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ]^BgSC  
    - 系统参数 @; 0t+  
    - 制造条件 VB&`g<  
    o8!uvl}:9  
     7>!Rg~M  
    -E,p[Sp  
    7.设计过程  \>l DM  
    g#s hd~e  
    MGfIA?u  
    z!>ml3  
    v|@1W Uc,g  
    Kp?j\67S  
    5sI9GC  
    设计和优化过程由两步完成： %mr6p}E|  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 {/}p"(^  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 m'YYkq(5%Z  
     oa2v/P1`  
    8.系统模拟 hjx= ?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ' i<}/l  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 p$_X\,F  
    • 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。 KGNBzy~9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 }KFM8CbS  
    (M nK \^Y  
     09sdt;V Q  
    zelM}/d  
    9. 初始几何光学设计的结果 *wu|(t_ A  
    ^gdv:[ m  
    141XnAb)I  
    k\A[p\  
    VK3e(7 b  
    感兴趣的优化函数 bC0DzBnM;  
    • 效率满足（>95%） N= {0A  
    • 信噪比不满足（<30db） _ m<@ou7  
    • 杂散光不满足（>5% <nbc RO.  
     G[ gfD\  
    f3"sKL4|  
    /Q\|u:oO,  
    sQgJ`+Y8_  
    10. 后续IFTA优化后的结果 H0?Vq8I?  
           ,@r 0-gL  
    IfzZ\x .  
    =At)?A9[  
     Rn5{s3?F~2  
    dZ%rmTE(H  
    感兴趣的优化函数 TT3\c,cs  
    • 效率满足（>95%） U2kl-E:  
    • 信噪比满足（<30db） $E h:m&hq  
    • 杂散光满足（<5%） ;noZmPa  
    KxUO=v<u  
    11.总结 ],xvhfZ"dn  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 I.hy"y2&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4M*!'sG\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 MHF7hk ps}  
    • 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。 WdJJt2'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 jzAXC^FS  
     
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