- 激光器
建议先用低功率可见光连续激光。常见入门是红色 HeNe，Thorlabs 有现成产品线：HeNe Lasers: Red - 光学平台或 breadboard
至少需要一个稳定基座，Thorlabs 有 breadboard 和桌面方案：Optical Breadboards - 支架、立柱、镜架、平移台
你需要把每个元件固定和微调。常见是 XYZ mount 和 translation stage：XYZ Translation Mounts，Translation Stages - 反射镜和镜架
用来折叠和对准光路 - 光阑 / iris
控制光斑尺寸：Iris Diaphragms - ND 滤光片
降低光强，保护相机：ND Filter Kits - Beam block / beam trap
必须有，属于安全件：Beam Blocks and Traps - 单色相机
先用相机当输出探测器最方便：Kiralux Cameras - 相位调制器 SLM
这是“可编程 DOE”。常见研究型方案：- HOLOEYE PLUTO-2.1 VIS-130：500–670 nm、8 um 像素、1920x1080，官方页
- Hamamatsu X15213-01：400–700 nm、12.5 um 像素、纯相位 LCOS，官方页
- 线偏振片
LCOS SLM 通常对偏振敏感：Linear Polarizer
B. 如果你要复现“空间相干性”而不只是普通激光相干光
你还需要一套“相干度调节”组件：
- 地玻璃 / diffuser
用于破坏空间相干性：Ground Glass Diffusers - pinhole
配合空间滤波：Precision Pinholes - 多模光纤或相关耦合器件
也可用于调整照明条件：Multimode Fiber Catalog
如果你只是先验证这个项目的主干，第一版完全可以先不用“部分相干”硬件，先做高相干激光版本。
C. 如果你最终要做“5 层静态 DOE”
你还要再加：
- 5 个 DOE 安装座
- 每层独立的 XY 或 XYZ 微调
- 每层 tip/tilt 调整
- 更严格的层间距离固定
- 最好有封闭式光路罩
因为你的项目是 5 层串联，哪怕每层只偏一点，最后都会明显掉性能。
最关键的现实建议
如果你现在就采购，我建议把仓库里的 700 nm 改成更好买、更好测的波长，比如 632.8 nm。
原因是：
- HOLOEYE VIS-130 明确是 500–670 nm，不覆盖 700 nm
- Hamamatsu X15213-01 覆盖 400–700 nm，更宽，但如果你第一次做，632.8 nm 仍然更常见、更稳
也就是说：
- 如果你打算先用 HOLOEYE SLM，建议你先把仿真波长改成 633 nm 左右再重新训练
- 如果你坚持 700 nm，器件选择会更窄
训练完后，相位板怎么定制
这部分是核心。
你的仓库里 DOE 参数本质上就在 doe.py：
- 每层都是一个 phase_params
- 训练后每层得到一张 0 到 2π 的相位图
真正定制时，不是把“颜色图”发给厂家就完了，而是要走这条流程：
-
先固定物理规格
你必须先定死：- 工作波长
- 入射偏振
- 材料
- clear aperture
- 层间距离
- 入射光斑尺寸
- 入射角
- 功率
-
把仿真改成“面向制造”
你现在这份代码是理想连续相位。真正下单前，建议你先在仿真里加入：- 相位量化，比如 8 级或 16 级
- 最小特征尺寸
- 有效孔径边界
- 层间对准误差
- 相机噪声
- 表面误差
-
导出每层相位图
训练完成后，把每层 DOE 的相位包裹到 [0, 2π)。 -
相位图转厚度图
h(x,y)=λ ϕ(x,y)2π(n−1)h(x,y)=2π(n−1)λϕ(x,y)
对透射型表面浮雕 DOE，常用关系是：其中：
- h 是厚度
- λ 是波长
- φ 是相位
- n 是材料在该波长下的折射率
也就是说，训练得到的是“相位”，加工厂真正做的是“表面高度”。
-
量化和版图化
然后你要把连续高度图变成厂家能接收的形式，比如：- grayscale height map
- TIFF / CSV
- 有时是 GDSII
- 有时要给出 sag table
-
提交给定制厂商
定制 DOE 厂商通常会问你：- wavelength
- material
- aperture
- substrate thickness
- coating
- beam diameter
- target efficiency
- tolerance
- power handling
- 你要“build-to-print”还是让他们“co-design”
你可以找谁做
现在比较现实的几类渠道：
- HOLO/OR 的 custom beam shaper / DOE 服务
页面里能看到他们常用 fused silica、窗口式元件、AR coating 等参数格式：HOLO/OR Custom Beam Shaper - Edmund Optics 的 custom manufacturing
他们支持 prototype 到 production，也卖 HOLO/OR 系列 DOE：Edmund Optics Custom，HOLO/OR DOE 页面 - Jenoptik 的 diffractive / CGH / micro-optics 能力
他们公开提到高纯熔石英和定制衍射元件：Jenoptik diffraction gratings & CGH
但这里有一个特别重要的坑
很多 DOE 厂商更习惯接：
- 你给“目标光场”
- 他们帮你设计 DOE
而不是：
- 你直接给“神经网络学出来的 5 层相位图”
- 让他们原样加工
所以你下单前一定要先问一句：
“Can you fabricate a built-to-print surface-relief DOE from my supplied phase/height map?”
如果对方只接受性能指标，不接受你的原始 map，那就要换供应商或走联合设计。
我对你最实际的建议
按难度从低到高，建议你这样推进：
- 先把软件波长改成 632.8 nm
- 先买一套 激光 + 偏振片 + 相机 + SLM + breadboard + 基础光机
- 先做单层或双层可调原型
- 再把仿真改成“制造约束版”
- 先定制 1 片 DOE 做验证
- 最后再定制 5 片整套系统
不要直接做的事
- 不要直接订 5 片静态 DOE
- 不要直接照现在仓库的理想相位连续值下单
- 不要忽略相位量化和对准误差
- 不要没有激光安全条件就买高功率激光