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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。 =]D##R  
    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。 v"s}7trWV  
     u2DsjaL  
    2.模拟任务 ?1[go+56X  
    L 5>>gG ,  
    T$+}Srb  
    DOE: "=Ziy4V  
    相位型衍射 amPQU  
    光束整形器 K r9 @  
    直径:2mmx2mm 4u /?..L.  
    形状:圆形 9zX\i oT  
    相位级次:16
    9m#`56G`  
    [@/G?sAQm\  
    JiRW|+`pe  
    3.建模任务:入射光场 Hiw{1E:rW  
    G;tIhq[$Vb  
    DB?[h<^m  
    高斯准直激光光束的光束参数 n9)/(=)>*  
    zJ#q*2A(Z  
    波长:632.8nm `T}e3l  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm R^K<u#>K  
    <8H`y(S  
    $ccI(J`zux  
    C=.  
    4.建模任务:期望输出光场 V+E2nJ  
    inp=-  
    ($ae n  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): VNPuOU=  
    ] Li(E:  
    • FWHM-直径:0.5mm [t0gXdU 6  
    • 边缘宽度:50um (}}BZ S&.  
    • 效率:>95% /Cwt4.5  
    • 信噪比(SNR):>30dB \b' <q  
    • 杂散光:<5% SA}]ZK P  
    x; :[0(st}  
    rJR"[TTJ  
    vZ|m3;X  
    5.设计方案 iS02uVmBZ  
    E4WoKuE1$  
    1z{Azp MZ  
    • 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)。 "4I`.$F%O(  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 {Rbc  
    rU(N@i%  
    P hn&hRAO  
    u TOL  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Rg' 1 F  
    ?-*_v//g  
    J#bEAK^L,l  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Ib]{rmaP  
    • 用户必须输入所需的信息 tz2`X V{  
    - 入射场 wxF9lZz  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 0gxbo  
    - 系统参数 taI])  
    - 制造条件 e PlEd'Z  
    o^gqpQv  
    1)M3*h3  
    :h?Zg(l  
    7.设计过程 LkNC8V  
    1P&c:n  
    .LdLm991,Y  
    YQ2ie>C8  
    ]yA| m3^2  
    NaLec|6<t  
    )7:2v1Xr]  
    设计和优化过程由两步完成: N#Y4nllJ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 BpRQG]L  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 T|r@:t[  
    ?GX 5Pvg  
    8.系统模拟 6?z&G6  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 v?5Xx{ym  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 omY%sQ{)  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 #;>J<>  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 }hEBX:-  
    J?u",a]|H"  
    Hz!+g'R!Gs  
    %<:?{<~wH9  
    9. 初始几何光学设计的结果 mI"`.  
    pT:CvJ  
    1u 'x|Un  
    Pa%XLn'5  
    -N~*h  
    感兴趣的优化函数 }[$C=|>  
    • 效率满足(>95%) ^pAqe8u_  
    • 信噪比不满足(<30db) j<4J_wE  
    • 杂散光不满足(>5% ct fKxGH  
    Hk(w\   
    vD^^0-Pk6  
    WSKG8JT^|  
    ok2$ p  
    10. 后续IFTA优化后的结果 DTsc&.29^  
           ey@y?X=  
    t&eY+3y,T  
    No!P?  
    a|  
    }|&M@Up  
    感兴趣的优化函数 l&^9<th  
    • 效率满足(>95%) ycIT=AFYqd  
    • 信噪比满足(<30db) _|x%M}O},  
    • 杂散光满足(<5%) qdjRw#LS^q  
    "-90:"W  
    11.总结 ` L6H2:pf  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 [P`Q_L,+  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 (/Hq8o-Fw  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 t? yMuK  
    • 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。 aG?'F`UQ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 VEd\*  
     
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