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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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    光币
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    光券
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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。 Vt`4u5HG  
    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。 l*CulVX  
    )g pN 5TDd  
    2.模拟任务 ]_KWN$pd  
    LjKxznn o  
    DOE: _u]Z+H"  
    相位型衍射 RdCGK?s  
    光束整形器 >6es 5}  
    直径:2mmx2mm ; 476t  
    形状:圆形 di\.*7l?  
    相位级次:16 35h|?eN_m!  
    ,!= sGUQ)  
    D*l(p5[  
    3.建模任务:入射光场 1[P}D~ nQ  
    YwVA].p@TI  
    高斯准直激光光束的光束参数 \f,<\mJ#  
    E|=x+M1sH  
    波长:632.8nm 3u@,OE  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm j.M]F/j  
    u`ir(JIj]  
    s_^`t+5  
    |nMjv]#  
    4.建模任务:期望输出光场 7%h;To-<6  
    b9g2mWL\T  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 1P)K@j  
    mnTF40l  
    • FWHM-直径:0.5mm Q Xd`P4a  
    • 边缘宽度:50um N"9^A^w8k  
    • 效率:>95% 'o='Q)Dk  
    • 信噪比(SNR):>30dB #JUh"8N'  
    • 杂散光:<5% l;-2hZ  
    r CJ$Pl9R  
    ^EIuGz1@0  
    !(*&P  
    5.设计方案 ,[n9DPZ  
    2Z; !N37U  
    • 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)。 enk`I$Xx  
    • 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)。 O>E}Lu;|  
    [I;C 6p  
    yLRe'5#m  
    /#9P0@Y  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 6 ;'s9s"  
    gs<~)&x  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 h-p}Qil,  
    • 用户必须输入所需的信息 XT/t\\Z`U  
    - 入射场 #( .G;e;w  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) o0Teect=  
    - 系统参数 4 95Y<x}=  
    - 制造条件 UVDMYA0  
    8P ]nO+  
    *,u{, $}2  
    NXD-  
    7.设计过程 bAlty}U  
    UV(`.  
    nscnG5'{+  
    ll__A|JQ  
    & n*ga$Q  
    ) [eTZg  
    设计和优化过程由两步完成: 4{>r_^8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ,RV>F_  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 (ot,CpI(I  
    , S^y>  
    8.系统模拟 V;^-EWNj  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 cO:lpsKYQ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 rzdQLan  
    • 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。 KXZ G42w  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 G/ si( LK  
    JbEEI(Q>g  
    r'ilJ("  
    U_jW5mgsG  
    9. 初始几何光学设计的结果 !I|_vJ@<  
    ; &rxwL  
    ,`U>BBBLv  
    B<~AUf*y  
    感兴趣的优化函数 !bzWgD7j  
    • 效率满足(>95%) |keU+De  
    • 信噪比不满足(<30db) &$ }6:  
    • 杂散光不满足(>5% -8)C6"V{  
    w#2apaz  
    [ `|t(E'  
    WiZkIZ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 P|1  D6  
           / 1TK+E$  
    M19O^P>[  
    xTk6q*NvT^  
    5%wA"_  
    S%H"i y  
    感兴趣的优化函数 .NWsr*Tel  
    • 效率满足(>95%) (]k Q9}8  
    • 信噪比满足(<30db) @Y,t]  
    • 杂散光满足(<5%) [cFD\"gJAr  
    ((?"2 }1r  
    11.总结 IUAe6  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ;7[DFlS\P  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 P:J|![   
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 pv4#`.m  
    • 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。 rhYARr'  
    • 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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