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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。 kaBP& 6|Z  
    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。 F2QX ^*  
    t;ZA}>/  
    2．模拟任务 @I{v  
    FGzMbi<l#(  
    CF|c4oY82  
    DOE： fI:j@Wug  
    相位型衍射 L`v7|!X  
    光束整形器 .qBL.b_`  
    直径：2mmx2mm }cDw9;~D  
    形状：圆形 m:EO}ws=  
    相位级次：16     gJYB)LjH"  
    ^{L/) Xy5  
    j*uc$hC"  
    3.建模任务：入射光场 wvH=4TT=w"  
    e !_+TyI  
    q'r(#,B<3  
    高斯准直激光光束的光束参数 @f<q&K%FJ  
    KW^#DI6tr  
    • 波长：632.8nm t?& a?6:J  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =pQ'wx|>|  
    >z&|<H%  
    u=epnz:<  
     !JZ)6mtlr  
    4.建模任务：期望输出光场 _ ^5w f  
    0Q\6GCzN\  
    Tk(ciwB  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: udCum4  
    yXg #<H6V  
    • FWHM-直径：0.5mm -oSfp23u  
    • 边缘宽度：50um 2"Oj* ;  
    • 效率：>95% 4~;x(e@S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB xl.iI$P  
    • 杂散光：<5% x'Uv;mGo  
    <B,z)c  
     # tN#_<W  
    z)z_]c-X+  
    5.设计方案 NWK+.{s>m  
    Q};g~b3  
    !3Xu#^Xxj  
    • 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）。 JA .J~3  
    • 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）。 sj@B0R=Qo  
    y[ikpp#ozY  
    xj/Iq<'R*O  
     51:NL[[6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 HvhP9_MB  
     ~_XJ v  
    Knd2s~S  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 sA( e  
    • 用户必须输入所需的信息  Fu@2gd  
    - 入射场 &<Gs@UX~w  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 8Ja't8  
    - 系统参数 6rBXC <Z  
    - 制造条件 |&O7F;/_  
    3`V #ImV>  
     b:OQ/  
    Ne6]?\Z  
    7.设计过程 <F~0D0G  
    (QARle(i  
    EX]LH({?+L  
    y81B3`@  
    W<W5ih,#  
    F=/@D)hND  
    /wF*@/PTH  
    设计和优化过程由两步完成： KJ/ *BBf  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !G`7T  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 #q[k"x=c  
     X- xN<S q  
    8.系统模拟 8OYw72&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ups] k?4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,!m][  
    • 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。 *3,Kn}ik  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 p3sR>ToJ  
    p>GTFXEi6  
     Vh%=JL sK  
    K6C@YY(  
    9. 初始几何光学设计的结果 D #<)q)  
    dnZA+Pa  
    @qszwQav$  
    Wmm'j&hI  
    UK{6Rh ;  
    感兴趣的优化函数 nhbCk6Y5LZ  
    • 效率满足（>95%） 0N" VOEvG  
    • 信噪比不满足（<30db） :P!"'&gCL  
    • 杂散光不满足（>5% #osP"~{  
     5)IJ|"]y  
    G-5 4D_ 4  
    -F7GUB6B  
    H%}ro.u  
    10. 后续IFTA优化后的结果 HAkEJgV  
           mBp3_E.t  
    |U~m8e&:  
    !uoQLiH+  
     =th(Hdk17  
    J\WUBt-M  
    感兴趣的优化函数 Nb[zm|.  
    • 效率满足（>95%） Z9TUaMhF  
    • 信噪比满足（<30db） 2}NWFM3C  
    • 杂散光满足（<5%） oNk ASAd  
    qHAZ)Tz  
    11.总结 s>pOfXIx  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  .<0s?Q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 QA=G+1x  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 gM0^k6bB8  
    • 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 p;p$G`  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 AK7IPftlH  
     
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