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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。  *A_  
    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。 4I,HvP  
    {VI%]n{M  
    2．模拟任务 R/P.m~?  
    .&* Tj}p  
    dAga(<K  
    DOE： vnIxI a  
    相位型衍射 !N!M NsyDz  
    光束整形器 V @8X .R>  
    直径：2mmx2mm F@?QVdY1q7  
    形状：圆形 qHv W{0E  
    相位级次：16     }p&aI?-B  
    S>**hM U%  
    y 5=J6a2.  
    3.建模任务：入射光场 <01MXT-  
    :Z&ipd!yY  
    !3Pl]S~6!  
    高斯准直激光光束的光束参数 }P^n /  
    ib& |271gG  
    • 波长：632.8nm /ZD/!YD&R  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm A~h8 >zz*  
    'X`\vTxB  
    X2o5Hc)l<  
     ,(lD5iN  
    4.建模任务：期望输出光场 rNI3_|a  
    n NAJ8z}Nt  
    FSH6C2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: yQ&;#`!'  
    S$V'_  
    • FWHM-直径：0.5mm heRQ|n.Dz)  
    • 边缘宽度：50um :@Q_oyWE8  
    • 效率：>95% # VR}6Jv  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @ '<lD*W  
    • 杂散光：<5% =niU6Q}  
    E4 JS   
     M"~B_t,Nw  
    SUx\qz)  
    5.设计方案 .o fYFK  
    6"gncB.  
    rJZ-/]Xf!6  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 mA{gj[@:x  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 MLL2V`vBT  
    ' Bdvqq  
    J&h 3,  
     h j9 b Mj  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ][TS|\\  
     i"_JF-IbN  
    _Z9I')  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 EEF}Wf$f  
    • 用户必须输入所需的信息 #r0A<+t{T  
    - 入射场 g,x$z~zU{  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~*G I<n  
    - 系统参数 Be?mIwc_g  
    - 制造条件 IgSe%B  
    6`%}s3Xq  
     a#KxjVM  
    "BEU%,w  
    7.设计过程 /&vUi7'  
    d6~wJMFl  
    /n(0nU[  
    v]vrD2L  
    b/WVWDyob/  
    {T.$xiR  
    ]_5C5m  
    设计和优化过程由两步完成： 9KCnitU  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |1rBK.8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 vO <;Gnh~  
     *:)#'cenI  
    8.系统模拟 DlTV1X-^1  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 8=t?rA  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 QZ h|6&yI  
    • 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。 Cf8(J k`v|  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 i Ri1E;  
    KvC:(Vqj  
     (9'MdH  
    >}_c<`:  
    9. 初始几何光学设计的结果 wgfn:LR  
    |yw-H2k1  
    )FE'#\  
    )HR'FlxOd  
    %p^C,B{7w  
    感兴趣的优化函数 ^> ZQ:xs@(  
    • 效率满足（>95%） -O. MfI+  
    • 信噪比不满足（<30db） , lT8gQ|u  
    • 杂散光不满足（>5% "RZ)pav?  
     0jE,=<W0>  
    tz._*n83  
    vy6NH5Q  
    :P;#Y7}Y$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 h jW RU#  
           V?5QpBK I  
    (w4#?_  
    dYk)RX`}7!  
     ]';!r20  
    C6Dq7~{B  
    感兴趣的优化函数 x&8fmUS:@;  
    • 效率满足（>95%） ,tmo6D62  
    • 信噪比满足（<30db） $;"@;Lj%,  
    • 杂散光满足（<5%） fM \T^X  
    }evc]?1(  
    11.总结 >TwOL  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &UQKZ.  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {ZN{$Ad3/  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 W=PDOzB>K  
    • 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。 ';zLh  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 E=HS'XKu[K  
     
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