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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。 FJO"|||Y'|  
    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。 M,crz  
    q^Z~IZ8IT  
    2.模拟任务 "Kyifw?  
    |J:$MX~  
    DOE: Uh>.v |P6  
    相位型衍射 ! mm5I#s  
    光束整形器 D+f'*|  
    直径:2mmx2mm ddo ST``G  
    形状:圆形  M{] e5+  
    相位级次:16 . 3Gn ZR,L  
    kGpV;F==*  
    p lK=D#)  
    3.建模任务:入射光场 pJd0k"{  
    yc*<:(p  
    高斯准直激光光束的光束参数 ?$3r5sx  
    , Hn7(^t  
    波长:632.8nm WElrk:b  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm ;P3>>DZ  
    #e*X0;m  
    WNhbXyp_  
    [!G)$<  
    4.建模任务:期望输出光场  2A*/C7  
    .AXdo'&2i  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ,E&Bn8L~O  
    NUMi])HkN  
    • FWHM-直径:0.5mm ;;@IfZ ?j  
    • 边缘宽度:50um So#dJ>   
    • 效率:>95% " 9qp "%  
    • 信噪比(SNR):>30dB \E Z+#3u  
    • 杂散光:<5% NH'iR!iGo  
    wy''tqg6  
    Y~az!8j;Z  
    e$/&M*0\f  
    5.设计方案 _ENuwBYW-  
    $_)=8"Sn  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 ,>u=gA&}  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 ob'n{T+lZ  
    PRD_!VOW  
    ;`kWpM;  
    H>?F8R_iq  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !h>D;k6 e  
    1~'_K9eE  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %fv)7 CRM  
    • 用户必须输入所需的信息 ]NtSu%u  
    - 入射场  QsOhz  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) >Rt9xP  
    - 系统参数 ,-@5NY1q  
    - 制造条件 :M j_2  
    }~Q5Y3]#~  
    B;!f<"a8  
    t8& q9$  
    7.设计过程 f jI#-  
    H0a -(  
    fYBH)E  
    '"'Btxz  
    ID4~ Gn  
    f7J,&<<5w  
    设计和优化过程由两步完成: 0+EN@Y^dAV  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 U<47WfcW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 !8*McO I  
    B wC+ov=  
    8.系统模拟 ;LRW 8Wd  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 $b>}C= gt  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5h8o4  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 Z)&D`RCf  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 g_w&"=.jBq  
    ,=o0BD2q  
    Fk1.iRVzi  
    >|3a 9S  
    9. 初始几何光学设计的结果 )`8pd 7<.  
    &[@\f^~  
    NP/>H9Q2%  
    vG Vd  
    感兴趣的优化函数 VXm[-  
    • 效率满足(>95%) !gH 9ay  
    • 信噪比不满足(<30db) ?t rV72D  
    • 杂散光不满足(>5% uLN[*D  
    #U=;T]!'$  
    4:mCXP,x  
    5]"SGP  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &Y7C0v  
           ^Y04qeRd  
    *Oo &}oAj  
    e*]r  
    9<s4yZF@x  
    RY=1H  
    感兴趣的优化函数 |d7$*7TvV  
    • 效率满足(>95%) },c,30V'  
    • 信噪比满足(<30db) O8|*M "  
    • 杂散光满足(<5%) C+%K6/J(  
    [s` G^  
    11.总结 0{) $SY  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 mm[SBiFO\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 jm3G?Vnq  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 GXX+}=b7qO  
    • 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。 V U~Dk);Bv  
    • 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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