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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: 2023-03-23
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 fZoQQ[s  
    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。 `=S%!akj  
    Z;S)GUG^  
    2.模拟任务 AZf69z  
    YYL3a=;`a  
    c/^l2CJ0  
    DOE: +koW3>  
    相位型衍射 ht#,v5oG>f  
    光束整形器 PjofW%7F  
    直径:2mmx2mm H_,4N_hL  
    形状:圆形 Sk:x.oOZ  
    相位级次:16
    0"Euf41  
    R;pIi/yDRe  
    ?9%$g?3Z  
    3.建模任务:入射光场 V>`9ey!U  
    ^q`RaX)  
    [kTckZv  
    高斯准直激光光束的光束参数 !Na@T]J  
    X,c`,B03  
    波长:632.8nm r9*6=*J|  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm EEMRy  
    Nf)SR#;  
    ej7L-~lxQ  
    xs )jO+.  
    4.建模任务:期望输出光场 #3tC"2MZ  
    | #b/EA9  
    'v@*xF/L6a  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): i9V,  
    nN^lY=3  
    • FWHM-直径:0.5mm =f23lA  
    • 边缘宽度:50um : sw@1  
    • 效率:>95% <Ql2+ev6  
    • 信噪比(SNR):>30dB 6oFA=CjU{  
    • 杂散光:<5% \%9QE  
    Q5l+-  
    u/NcX  
    y2mSPLw  
    5.设计方案 2G<XA  
    H: ;XU  
    ggrkj0  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 d^v.tYM$N  
    • 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)。 `~_H\_JpO  
    \ .+:yV<$  
    Z$r7Hi  
    |qwx3 hQ?  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 +G\i$d;St  
    7z&$\qu2  
    ms\\R@R  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 dPxJ`8  
    • 用户必须输入所需的信息 g3yZi7b5FU  
    - 入射场 2aX{r/Lc  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 5iI(A'R[7  
    - 系统参数 "c?31$6  
    - 制造条件 d{7)_Sbky  
    UI'fzlB  
    vP+qwvpGr  
    UR S=1+  
    7.设计过程 .,U4 ATO  
    "!fwIEG  
    HuK Ob4g  
    m8G/;V[x  
    7Ka4?@bQ  
    "zzb`T[8  
    'm"Ez'sS  
    设计和优化过程由两步完成: P}>>$$b\Yi  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 sTep2W.9  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ]0SqLe  
    3OY(L`  
    8.系统模拟 ):nC%0V  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?<5KLvGv  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :Bu)cy#/[  
    • 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。 $9xp@8b\_  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 baL<|& c  
    !, rF(pz  
    (<@`MPI\@  
    }n#$p{e$i  
    9. 初始几何光学设计的结果 ,U+>Q!$`\^  
    1'iQlnMO@  
    dWe%6s;   
    %`\Qtsape  
    83p8:C.Ze  
    感兴趣的优化函数 %$Xt1ub6(  
    • 效率满足(>95%) OECVExb@eH  
    • 信噪比不满足(<30db) cS2]?zI  
    • 杂散光不满足(>5% MZh?MaBz06  
    i70\`6*;B  
    Tj\hAcD  
    h?} S|>9  
    y@7CY-1  
    10. 后续IFTA优化后的结果 + Okw+v  
           TDWD8??e  
    g[~J107%A  
    :f7vGO"t  
    Ke]'RfO\  
    so| U&`G  
    感兴趣的优化函数 %M`zkA2]J  
    • 效率满足(>95%) 0ia-D`^me  
    • 信噪比满足(<30db) %nE%^Enw  
    • 杂散光满足(<5%) ZP&iy$<L  
    vq-;wdq?2  
    11.总结 \5=4!Ez  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 Qw|y%Td8r  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Jw^my4  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 'YYT1H)  
    • 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。 {0AlQ6.@>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 w\V<6_[vv.  
     
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