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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。 [kzd(u  
    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。 >'5_Y]h4m|  
    ~h=X8-D  
    2.模拟任务 p,<&zHb>K  
    ?D)<,  
    DOE: 9F- )r'  
    相位型衍射 %Lrd6i_j  
    光束整形器 %?hsoj&k  
    直径:2mmx2mm KkMay  
    形状:圆形 r-IVb&uF b  
    相位级次:16 0\~Z5k`IT  
    X$\i{p9jw  
    8; R|  
    3.建模任务:入射光场 Lru-u:  
    f8<o8*`7  
    高斯准直激光光束的光束参数 @[?!s%*2  
    ORWm C!  
    波长:632.8nm $hVYTy~}  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm ]:$ O{y  
    C#=bW'C  
    0Hw-59MK  
    lE ;jCN  
    4.建模任务:期望输出光场 y3;q_4.  
    /DO/Tqdfe  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): {8EW)4Hf  
    ,kp\(X[J  
    • FWHM-直径:0.5mm N_Af3R1_  
    • 边缘宽度:50um :9Y$'+ <&H  
    • 效率:>95% Ekm7 )d$  
    • 信噪比(SNR):>30dB ixh47M  
    • 杂散光:<5% daAyx-  
    }2r+%V&4  
    a!c[!  
    s& {Qdf  
    5.设计方案 DrvtH+e  
    X#U MIlU  
    • 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)。 /Go K}W}  
    • 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)。 Zz |MIGHm  
    tNmy& nsA  
    yWHiw<  
    i~{ _eQV  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5lJ )(|_  
    W;Jx<-#1  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 L1)@z8]   
    • 用户必须输入所需的信息 d( *fy}  
    - 入射场 =]Hs|{  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) $\Tkhq<  
    - 系统参数 -,":5V26  
    - 制造条件 w, jcm;  
    Px'!;  
    dd7 =)XT+  
    k6?cP0I)5  
    7.设计过程 9f}XRz  
    b}zBn8l  
    fd8#Ng"1  
    m^\TUj  
    +MO E  
    TQ1WVq }*  
    设计和优化过程由两步完成: nyT[^n  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 xQlT%X;'  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 |AH@ EI>  
    -lRhz!E]  
    8.系统模拟 _NdLcpBT?  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9 K  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 vh>{_ #  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 C@HD(..#  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 NyI ;v =  
    ZAg;q#z j  
    L]2< &%N2  
    KLt %[$CTi  
    9. 初始几何光学设计的结果 "gNK><  
    N^elVu4 K  
    ~j,TVY  
    ^^$vR[7  
    感兴趣的优化函数 DQ=N1pft2v  
    • 效率满足(>95%) RyRqH:p)3  
    • 信噪比不满足(<30db) Zy wK/D  
    • 杂散光不满足(>5% >4![&&  
    j/<??v4F4  
    I Ru$oF}  
    bGh0<r7R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 6;uBZ &g  
           o|2 87S|$  
    v`G U09   
    TIRHT`"i  
    zw:/!MS  
    hrM"Zg  
    感兴趣的优化函数 S[@6Lp3q_  
    • 效率满足(>95%) .Y/-8H-3v  
    • 信噪比满足(<30db) `5"/dC  
    • 杂散光满足(<5%) 'rV2Bt,  
    ":&|[9/  
    11.总结 z(d4)z 8'6  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 8SD}nFQ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 YbvX$/zGu  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 O=O(3Pf>  
    • 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。 eECj_eH-  
    • 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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