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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。 YB<*"HxM)}  
    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。 5 @U<I  
    Kt@M)#  
    2．模拟任务 ~Q {QM:k  
    N6K* d` o  
    +T/FeVQ  
    DOE： 32DbNEk  
    相位型衍射 PyVC}dUAX  
    光束整形器 SIO&rrT.  
    直径：2mmx2mm Y8M]Lwj  
    形状：圆形 *IgE)N >  
    相位级次：16     |-sPLU&s%  
    :NJ_n6E  
    ]]7 mlQ  
    3.建模任务：入射光场 -;f*VM.a  
    vgY3L  
    3LDS Z1f  
    高斯准直激光光束的光束参数 ]Chj T}  
    :w}{$v}#D;  
    • 波长：632.8nm \(226^|j  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm L,y6^J!  
    sn7AR88M;  
    QaUm1 i#  
     rpeJkG@+  
    4.建模任务：期望输出光场 'iLpE7  
    P96pm6H_;  
    5T sUQc  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: V5+SWXZ  
    l/;X?g5+  
    • FWHM-直径：0.5mm %ZHP2j %~  
    • 边缘宽度：50um UOQEk22  
    • 效率：>95% ;iDPn2?6?x  
    • 信噪比（SNR）：>30dB zJe#m|Z  
    • 杂散光：<5% r0p w_j  
    d%l{V6  
     dJ"iEb|4  
    I*9e]m"  
    5.设计方案 U(~+o  
    ~y=T5wt  
    Gt9&)/#  
    • 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）。 9x,RvWTb  
    • 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）。 ^C2\`jLMY  
    [+O"<Ua  
    \*=7#Vd  
     h iNEJ_f  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2]%h$f+  
      XL7h}  
    =zwOq(Bh W  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 mPq$?gdp  
    • 用户必须输入所需的信息 [@yV!#2  
    - 入射场 k,euhA/&  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） qI^ /"k*5  
    - 系统参数 sz9L8f2  
    - 制造条件 ^eW}XRI  
    B"%{i-v>**  
     qzb<J=FAU  
    @&[T _l  
    7.设计过程 0uBl>A7qhn  
    JxyB(  
    bH"hX  
    3sd"nR?aX  
    )7_"wD` z  
    `^lYw:xA  
    m&|`x  
    设计和优化过程由两步完成： 2t $j  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Bn>8&w/P  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &+G"k~%  
     #s!'+|2n  
    8.系统模拟 b(9FZ]7S  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 4H@Wc^K  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 QBR=0(giF  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 znJ'iV f  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 EI\9_}@,  
    y\&>Z yOY  
     52o x`t|  
    *OQG 4aWy  
    9. 初始几何光学设计的结果 28 3 H  
    *5xJv  
    +f[ED4E>'(  
    k__$ Q9qj(  
    F{ELSKcp.  
    感兴趣的优化函数 vVL@K,q  
    • 效率满足（>95%） gzeQ|m2]  
    • 信噪比不满足（<30db） _V\Bp=9W  
    • 杂散光不满足（>5%  C:G8c[  
     .Lfo)?zG  
    )#LpCM,a  
    |{,KRO0P  
    T~b>B`_  
    10. 后续IFTA优化后的结果 cHa]xmy%r'  
           ;[a|9TPR  
    }2ZsHM^]%  
    `_&Vt=7lG  
     hHDOWHWE  
     YBnA+l*  
    感兴趣的优化函数 `%j~|i)4  
    • 效率满足（>95%） . BiCBp<  
    • 信噪比满足（<30db） b"TjGE  
    • 杂散光满足（<5%） ~b:Rd{  
    w^]6w\p  
    11.总结 pJ ?~fp  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 bMU(?hb  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \w'*z&`W9  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /y>>JxAEb  
    • 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。 Zk[&IBE_  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 i<(Xr  
     
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