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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。 F (:] lM|  
    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。 o"A%dC_  
    ;0\  
    2．模拟任务 = P {]3K  
    N+ R/ti  
    {R. @EFkZ  
    DOE： C0Ti9  
    相位型衍射 %(wa~:m+S-  
    光束整形器 {mV,bg,}~  
    直径：2mmx2mm y#;@~S1W  
    形状：圆形 #9Dixsl*Q  
    相位级次：16     w-MnJ(r  
    Ndx  ]5  
    X'>]z'0W  
    3.建模任务：入射光场 <%rG*vzi  
    o %tvwv  
    u7<s_M3%N  
    高斯准直激光光束的光束参数 [&FWR  
    <)(STo  
    • 波长：632.8nm eJ!a8   
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ojd/%@+u+Y  
    # S4{,  
    iPJZ%  
     L$FLQyDR  
    4.建模任务：期望输出光场 .Su9fj y%  
    8aD4 wc  
    O-vvFl#4  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5 lC"10  
    ~?{@0,$  
    • FWHM-直径：0.5mm TNV#   
    • 边缘宽度：50um Mzxy'U V  
    • 效率：>95% 5fBW#6N/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB cS ;hyLd  
    • 杂散光：<5% 1]v.Qu<  
    Ip4SdbU  
     0Q5ua `U  
    @cF aYI  
    5.设计方案 |&TRN1  
    D|n`9yv a  
    /Et:',D  
    • 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）。 >g6:{-b^a  
    • 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）。 iffRGnN^e  
    |L7 `7!Z  
    i5*sG^<$H  
     \^3\_T&6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 sT3O_20{  
     ^YKEc0"w(  
    QSy=JC9  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 U:xr['  
    • 用户必须输入所需的信息 J%_ :A"  
    - 入射场 F 3}cVO2bY  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） D{/GjFO  
    - 系统参数 *Oo2rk nQ  
    - 制造条件 70m}+R(`  
    z@biX  
     qGgT<Rd~1  
    3%xj-7z W  
    7.设计过程 pXCmyLQ  
    c0jC84*v  
    ?!~CX`eMZ  
    !K1[o'o#  
    f|_iHY  
    [HK[{M =v=  
    }} l04kN_  
    设计和优化过程由两步完成： R b6` k^  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >t O(S  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 pNI=HHx  
     _Y*]'?g`  
    8.系统模拟 N/mTG2'<  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 pl V]hu27K  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +=^10D  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 *^Wx=#w$V  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 BD9W-mF  
    U*=ebZno  
     W :jC2,s!m  
    S=ebht=  
    9. 初始几何光学设计的结果 *K'(t  
    Y|g8xkI}XB  
    0S;H`w_S  
    ; 7[5%xM  
    4E}/{1  
    感兴趣的优化函数 }i ./,  
    • 效率满足（>95%） ! iA0u  
    • 信噪比不满足（<30db） (5re'Pl  
    • 杂散光不满足（>5% ,l#Ev{  
     {?17Zth  
    B{lBUv(B  
    `\P#TBM  
    E=3<F_3W  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :a R&t#<"E  
           Tz]t.]!&E  
    _K3?0<=4  
    #)2'I`_E  
     ^i2W=A'P  
    a1_7plg  
    感兴趣的优化函数 Zx7Y ,0  
    • 效率满足（>95%） [*Nuw_l  
    • 信噪比满足（<30db） )'KkO$^&  
    • 杂散光满足（<5%） [84ss;.$  
    <T+)~&g$  
    11.总结 M3c-/7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 <<W{nSm#  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ] hGU.C"(  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 8hZ+[E}  
    • 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>,sL&;  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 LWuciHfd+  
     
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