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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: 2024-11-06
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 %}%D8-d}G  
    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。 FH)bE#4  
    x5v^@_: jr  
    2.模拟任务 yiQke   
    F+*>q  
    DOE: %56pP"w  
    相位型衍射 GsqR8n=  
    光束整形器 s#`%c({U|  
    直径:2mmx2mm (6A>:_)  
    形状:圆形 K6KEdXM4  
    相位级次:16 daaUC  
    , M/-lW  
    qnW5I_]  
    3.建模任务:入射光场 ?4Lb*{R  
    E87/B%R  
    高斯准直激光光束的光束参数 g,Kb9['  
    ?*u)T%S  
    波长:632.8nm BS;rit:  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm ~53E)ilB  
    Yk(OVl T  
    ' :g8a=L  
    UYW%% 5p?  
    4.建模任务:期望输出光场 MFX&+c  
    $^IuE0.  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): -4,qAnuMx  
    4v3y3  
    • FWHM-直径:0.5mm lk \|EG  
    • 边缘宽度:50um 3 C=nC  
    • 效率:>95% V J){@  
    • 信噪比(SNR):>30dB 1KruGq~  
    • 杂散光:<5% 6'(5pt  
    ~Cks)mJs  
    [aO"9  
    TMKemci  
    5.设计方案 ]SBv3Q0D7  
    &w2.b:HF  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 YM3oqS D  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 { YJ.BWr  
    2-o,4EfHVO  
    P{(m:`N  
    a&#Z=WK4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 20^F -,z  
    BRQ9kK20  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1kio.9NIp  
    • 用户必须输入所需的信息 9`dQ7z.8t  
    - 入射场 uP|AP  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) VOG DD@  
    - 系统参数 T fzad2}^  
    - 制造条件 (d^pYPr{  
    jA=uK6m  
    U~Ni2|}\C9  
    &lBfW$PZjk  
    7.设计过程 RK'3b/T  
    ;TmwIZ  
    }-zx4<4BH  
    rM[Ps=5  
    lxbbyy25  
    x18ei@c  
    设计和优化过程由两步完成: lqX]'gu]\  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 . Nog.  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ,>{4*PM(  
    *sAoYx  
    8.系统模拟 p*Q"<@n  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .a=M@; p  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 b\=0[kBQw  
    • 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。 2(\>PN-  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 .vG6\U7  
    +]uy  
    jf/;`br  
    )/ s 9ty  
    9. 初始几何光学设计的结果 Vy}:Q[  
    (~}l?k  
    @sfV hWG  
    bXJ,L$q  
    感兴趣的优化函数 g^B 6N F  
    • 效率满足(>95%) 71K6] ~<  
    • 信噪比不满足(<30db) $|(roC(  
    • 杂散光不满足(>5% .]r[0U  
    ^o,@9GT s  
    C,tlp  
    D3XQ>T[*q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 XHN?pVZ7  
           ,wX/cUyZ  
    Fi7pq2  
    c?q#?K aF  
    Z]9 )1&  
    v]VIUVd  
    感兴趣的优化函数 ).v;~yE   
    • 效率满足(>95%) )x( *T  
    • 信噪比满足(<30db) e#_xDR:  
    • 杂散光满足(<5%) ld9 zOq  
    ShCAkaj_  
    11.总结 5fVdtJk7  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 5n(p 1OM2q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 x!I7vs~~zW  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 rycscE4,  
    • 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/"L@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
     
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