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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。 b*nI0/cbR.  
    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。 EjEXev<]  
    n|QA\,=  
    2．模拟任务 %md9ou`  
    _\,4h2(  
    kAx J#RG  
    DOE： [c=![ *}/  
    相位型衍射 yM-%x1r ~  
    光束整形器 5':j=KQE_  
    直径：2mmx2mm q7rX4-G$  
    形状：圆形 hSh^A5 /  
    相位级次：16     @ <'a0)n>  
    98{n6$\  
    $K|2k7  
    3.建模任务：入射光场 ]@}@G[e#[  
    RD:LNl<0sh  
    :c[T@[  
    高斯准直激光光束的光束参数 f,@~@f X  
    `soQp2h-  
    • 波长：632.8nm cZt5;"xgr]  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !E *IktAI  
    -fK_F6_\]  
    ]zvOM^l~  
     Y$3liDeL=  
    4.建模任务：期望输出光场 o3OJI_ v &  
    sQT,@+JEr  
    $@dPIq4o;}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }L5;=A']S  
    $T2zs$  
    • FWHM-直径：0.5mm g-+/zEOUS  
    • 边缘宽度：50um U4e9[=q`'  
    • 效率：>95% P\ 2Bx *e  
    • 信噪比（SNR）：>30dB !<>`G0  
    • 杂散光：<5% # kmI#W"^  
    2l8z/o7v  
     /-3)^R2H  
    mx^rw*'JGC  
    5.设计方案 QVN @B[9  
    wmX *n'l  
    JCITIjD7=  
    • 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）。 k0DX|O8mXV  
    • 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）。 ".fnx8v,  
    &gvX<X4e  
    UWBR5  
     |Gb~[6u   
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Vao3 &#D8  
     d8f S79  
    Jz_`dLL^ w  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 tpKQ$) ed  
    • 用户必须输入所需的信息 ?eR^\-e  
    - 入射场 YccD ^w[`B  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） C5#$NV99p  
    - 系统参数 }Ot2; T  
    - 制造条件 \,b_8^  
    ^eqq|(<K  
     HG})V PBa  
    )XD$YI  
    7.设计过程 cU=EXyP%  
    MqswYK-s  
    zDA;FKZPp  
    [ Q20c<,  
    32):&X"AIh  
    N6S}u@{J~N  
    l'(7p`?  
    设计和优化过程由两步完成： sMqAuhw$.  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 rIF6^?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 kR(hUc1O  
     9xUAfU  
    8.系统模拟 ?bK^IHh  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 x-s]3'!L  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 r}])V[V  
    • 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。 e@crM'R7Lo  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 p\/;^c`7  
    .^* .-8q  
     ^Zw1X6C5~  
    XhJbBVS|  
    9. 初始几何光学设计的结果 {3=]cLtt  
    _n_|skG  
    v`pIovn  
    @Vac!A??:  
    PaYsn *{})  
    感兴趣的优化函数 $[8GFv  
    • 效率满足（>95%） !BW6l)=L  
    • 信噪比不满足（<30db） go$zi5{h#  
    • 杂散光不满足（>5% *4F6U  
     iOzY8M+N(  
    *J] }bX  
    q~:k[@`.  
    Qf}b3WEAI  
    10. 后续IFTA优化后的结果 VKp4FiI6  
           b7h0V4w  
    F&x9.  
    -5t .1/  
     !Wz%Hy:ZK  
    [1{uK&$e  
    感兴趣的优化函数 vEIDf{  
    • 效率满足（>95%） ;y"q uJ'O  
    • 信噪比满足（<30db） X8(, ,>_  
    • 杂散光满足（<5%） w{; esU  
    48 `k"Uy   
    11.总结 t LZ4<wc  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 <Sx-Ca7  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }?jL;CCe  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~4fjFo&_\  
    • 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。 VUaYK  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 O_jf)N\pi  
     
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