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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。 pGO|~:E/L  
    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#_~ !C4L  
    b{Z^)u2X  
    2.模拟任务 JQ~y- lt  
    Ll008.#  
    j9{O0[v  
    DOE: w%>aR_G  
    相位型衍射 @WhZx*1  
    光束整形器 l[tY,Y:4qO  
    直径:2mmx2mm 59&T/  
    形状:圆形 bRx2 c  
    相位级次:16
    Xg|8".B)A  
    ZC3tbhV  
    b=6MFPbg  
    3.建模任务:入射光场 5}vRo;-  
    1"8Z y6t  
     f$:7A0  
    高斯准直激光光束的光束参数 s-QM 6*  
    {Q{lb(6Ba  
    波长:632.8nm #Tr;JAzVjG  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm o?:;8]sr!  
    *>H M$.?Q  
    $sU5=,  
    =gxgS<bde  
    4.建模任务:期望输出光场 08<k'Oi]  
    i_j9/k  
    F Q8RK~?`  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): >2l13^Y  
    v7s ]  
    • FWHM-直径:0.5mm @rnp- +kq  
    • 边缘宽度:50um (|yRo  
    • 效率:>95% FK4nz2&4  
    • 信噪比(SNR):>30dB u=p ;A1oy  
    • 杂散光:<5% /e-ka{WS  
    8>C; >v  
    />dB%*  
    'hwV   
    5.设计方案 .Q=2WCv0  
    [;>zqNy  
    _n-VgPRn  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 Sqp;/&Ji  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 Ze [g0"  
    mQwk!* U  
    QU-7Ch#8  
    '1>g=Ic0  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !ol hZ  
    S5:"_U  
    m.\ >95!  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `c qH}2s#  
    • 用户必须输入所需的信息 9 _M H  
    - 入射场 c,v^A+sZu  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) A }>|tm7|  
    - 系统参数 VxUvvJ{-v  
    - 制造条件 .4S^nP  
    }};j2  
    J6*\>N5W  
    "_ PH"W  
    7.设计过程 { 4_I7r  
    &A ;3; R  
    <GL}1W"Ay  
    Zd[y+$>  
    FbNH+?  
    !(MA5L-  
    `l[6rf_.  
    设计和优化过程由两步完成: kcq9p2zKv  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 F]K$u <U  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 htUy2v#V  
    {#dp-5V  
    8.系统模拟 Mr5('9%  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _Ewy^;S%L  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 !#,-  
    • 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。 B|]t\(~$ [  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 L:t)$iF5+  
    IEno.i\  
    boC>N   
    ,mO(!D  
    9. 初始几何光学设计的结果 j:rs+1bc  
    xWenKY,  
    .NV)hg)|cZ  
    C&gOA8nf  
    9}%~w(P  
    感兴趣的优化函数 yBYuDfeZ  
    • 效率满足(>95%) Xhq? 7P$3  
    • 信噪比不满足(<30db) JqVBT+:  
    • 杂散光不满足(>5% mFgb_Cd  
    7.lK$J:  
    s]nGpA[!  
    ?{@!!te@3v  
    VV0EgfJ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 )E[ Q  
           %T&&x2p^=?  
    ;3.T* ?|o  
    ~n8Oyr  
    4 BE:&A  
    {Gk}3u/  
    感兴趣的优化函数 8^P2GG'+-  
    • 效率满足(>95%) ;*>QG6Fh  
    • 信噪比满足(<30db) _-|yCo  
    • 杂散光满足(<5%) xVHQ[I%  
    ?vht~5'  
    11.总结 +hgaBJy  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 Pq{YZMr  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  |(J ?#?  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 m 1'&{O:  
    • 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。 cjy0s+>>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ${TB2q}%  
     
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