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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。 sn5N9=\+T  
    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。 }K<;ygcWE@  
    `3pe\s  
    2.模拟任务 xBgf)'W_Z  
    1yX&iO^d  
    RVI],O  
    DOE: R&ou4Y:DG  
    相位型衍射 &=$8 v"&^  
    光束整形器 Ic#+*W\ZW  
    直径:2mmx2mm OUI}jJw+  
    形状:圆形 3-o ]H'6  
    相位级次:16
    ( fdDFb#1  
    DOhXb  
    ~{^A&#P  
    3.建模任务:入射光场 MYN1zYT6j  
    Wv=L_E_  
    x-tA {_:  
    高斯准直激光光束的光束参数 =;Wkg4\5  
    ZmmuP/~2K  
    波长:632.8nm HoRLy*nU  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm +%U@  
    ?ZDx9*f  
    RK rBHqh@  
    9sYX(Fl  
    4.建模任务:期望输出光场 f1=8I_>=  
    #:s'&.6  
    ,ypxy/  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): J,7_5V@jJ  
    ;A- Ef  
    • FWHM-直径:0.5mm Jc:G7}j6  
    • 边缘宽度:50um y:2o-SJn  
    • 效率:>95% B5I(ai7<M  
    • 信噪比(SNR):>30dB (/@o7&>*50  
    • 杂散光:<5% "Ww^?"jQ)  
    A% Bz52yg  
    #(  kT  
    (_nkscf  
    5.设计方案 .zegG=q  
    kQ'G+Kw~F  
    PY>j?otD  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 j<l>+., U  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 2B!nLL Cp+  
    u{H_q&1  
    (qPZEZKx  
    8i:b~y0  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 "UA W  
    \ [>Rt  
    A@DIq/^xM  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 q5HHMHB  
    • 用户必须输入所需的信息 G53!wIW2:  
    - 入射场 .Dx]wv  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) C y& L,  
    - 系统参数 ait/|a  
    - 制造条件 _')KDy7  
    _@^msyoq  
    0;XnNz3&  
    ~+T~}S  
    7.设计过程 P}VD}lEyO  
    Eydk64 5:3  
    ;$%+TN  
    f3596a  
    z ,ledTl  
    l7x%G@1#~W  
    A$5!]+  
    设计和优化过程由两步完成: ]I}' [D  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Sk1yend4  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 q-!m|<Z  
    \}<nXn!  
    8.系统模拟 W0nRUAo[  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9JUlu  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _C*}14 "3  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 XDI@ mQmzB  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 Fe/*U4xU  
    ;XTP^W!6f  
    !D6@\  
    |H |ewVUY  
    9. 初始几何光学设计的结果 EL+}ab2S  
    :_?>3c}L  
    `Y(/G"]  
    8<g5.$xyz  
    VTV-$Du[}  
    感兴趣的优化函数 h\20  
    • 效率满足(>95%) CF$^we  
    • 信噪比不满足(<30db) )D#*Q~   
    • 杂散光不满足(>5% i4uUvZ f  
    f-23.]`v  
    Qb SX'mx<  
    "0]i4d1l  
    :ox+WY  
    10. 后续IFTA优化后的结果 N}^\$sVu_  
           p oNQ<ijK  
    k'S/nF A  
    {j^}"8GB  
    _$F I>  
    /O&j1g@  
    感兴趣的优化函数 \Hy~~Zh2  
    • 效率满足(>95%) W/&cnp\  
    • 信噪比满足(<30db) RE*SdazY?  
    • 杂散光满足(<5%) scA&:y  
    T$RZRZo  
    11.总结 ^Ji5)c  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 %+`$Lb?{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 &| ',o ?'F  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 #5'9T:8  
    • 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。 Z,Q)\W<'-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =m1B1St2  
     
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