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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。 d5j_6X  
    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。 qN| fEO>  
    U]4pA#*{|  
    2.模拟任务 SAv<&  
    d+L#t  
    DOE: 6tjcAsV  
    相位型衍射 8\ha@&p  
    光束整形器 ?/#}ZZK^  
    直径:2mmx2mm 83ipf"]*  
    形状:圆形 e]>ori 8  
    相位级次:16 rXi uwz\  
    (Ye>Cp+]  
    g[z.*y/  
    3.建模任务:入射光场 n-;y*kD  
    v"DL'@$Ut{  
    高斯准直激光光束的光束参数 -M5=r>1;  
    p='-\M74K  
    波长:632.8nm *wbZ;rfF  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm A7XnHPIw  
    b3$k9dmxV+  
    0Fr1Ku!  
    ,d,\-x-+/  
    4.建模任务:期望输出光场 !>^JSHR4t  
    Wa"(m*hW  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): HL{$ ^l#v  
    hq>Csj==@  
    • FWHM-直径:0.5mm GR4?BuY,  
    • 边缘宽度:50um k!XhFWb  
    • 效率:>95% l95<QI  
    • 信噪比(SNR):>30dB L):qu  
    • 杂散光:<5%  q" @  
    e_3CSx8Cc  
    w5C*L)l  
    +FFG#6e  
    5.设计方案 7Hw<ojkt  
    Kf,-4)  
    • 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)。 VrP}#3I  
    • 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)。 pb;")Q'  
    ZFh+x@  
    @$@mqHI}  
    y>VcgLIB  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /i|z.nNO  
    fp>.Owt%.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |PVt}*0"  
    • 用户必须输入所需的信息 3eIr{xs  
    - 入射场 j0-McLc  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 9L eNe}9v  
    - 系统参数 uYO|5a<f~  
    - 制造条件 *iX e^<6v  
    g9h(sLSF  
    yWIm&Q:  
    rx ~[Zs+*  
    7.设计过程 yYJY;".H  
    0&Gl@4oZ"  
    /ci]}`'ws  
    FpV`#6i7  
    zi]%Zp  
    *6ZCDm&N  
    设计和优化过程由两步完成: 43:t \  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 P<dy3 ;  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 jB$SUO`*  
    iAO5"(>}?  
    8.系统模拟 =o dkz}bU  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~.tvrx g  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 h=VqxGC&  
    • 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。 %B2XznZ:  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 =J'P.  
    Y Z}cB  
    _cqy`p@"  
    Rhgj&4  
    9. 初始几何光学设计的结果 n[+'OU[  
    4n( E;!s  
    70W"G X&  
    GUp;AoQ  
    感兴趣的优化函数 }U 5Y=RYo  
    • 效率满足(>95%) 5a`%)K  
    • 信噪比不满足(<30db) dz9Y}\2tf  
    • 杂散光不满足(>5% Qc-(*}  
    [uuj?Rbd  
    {+T/GBF-K=  
    {a q9i  
    10. 后续IFTA优化后的结果 'VnwG  
           Se^^E.Z,W  
    0~A#>R'  
    3fS}:!sQ  
    xN->cA$A  
    <-C!;Ce{  
    感兴趣的优化函数 B&KL2&Z~Pq  
    • 效率满足(>95%) S\C*iGeqJ  
    • 信噪比满足(<30db) %uDG75KP{  
    • 杂散光满足(<5%) \{|ImCH  
    T|4snU2M  
    11.总结 Pe7e ?79  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 dDcZ!rRaL@  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3}Xc71|v  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 sa-9$},z4  
    • 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。 0%C^8%(x  
    • 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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