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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。 _D{FQRU<YD  
    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。 *w ^!\  
    h\Y~sm?!`  
    2.模拟任务 hMS:t(N{  
    #"TYk@whWf  
    DOE: u^]Gc p  
    相位型衍射 bW/T}FN D  
    光束整形器 r7}KV| M  
    直径:2mmx2mm l'2vo=IQ  
    形状:圆形 Df2$2VU  
    相位级次:16 W;!V_-:  
    iKaS7lWH  
    wKfq'W{  
    3.建模任务:入射光场 \Jc}Hzug  
    %cDTq&Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 r+#g  
    IS[q'Cv*  
    波长:632.8nm G#NbLj`h  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm tp!eF"v=  
    (Lj*FXmz  
    &"A:_5AU  
    "9hD4R  
    4.建模任务:期望输出光场 G i(  
    L:@COy  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): k'e1ZAn  
    H0lW gJmi|  
    • FWHM-直径:0.5mm YB)I%5d;{  
    • 边缘宽度:50um IvQuxs&a  
    • 效率:>95% :~s*yznf  
    • 信噪比(SNR):>30dB As^eL/m2L  
    • 杂散光:<5% #ifjQ7(:  
    ih75 C"  
    V}2[chbl  
    ;.$vDin6  
    5.设计方案 &"Cy&[  
    9-1'jNV  
    • 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)。 "9*MSsU  
    • 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)。 u!It' ;j  
    Dcs O~mg  
    (&V*~OR  
    S @!z'$&  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 T(cpU,Q  
    `@6y Wb:X  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 s6;ZaU  
    • 用户必须输入所需的信息 1`Bhis9X8  
    - 入射场 ^ rO}'~(  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) w9gfva$&  
    - 系统参数 ] ONmWo77o  
    - 制造条件 ?f:0GE7  
    M#8_Qbvfk  
    4/S3hH  
    DI-CC[  
    7.设计过程 p>T  
    g*4^HbVxt  
    2*n~r  
    K^b'<} $|p  
    EQHCw<e  
    2`FDY3n  
    设计和优化过程由两步完成: 7}&vEc@w&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 wI F'|"  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 }^n"t>Z8  
    pVjOp~=U  
    8.系统模拟 =6fJUy^M\  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 *J4 \KU  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =|^R<#%/  
    • 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。 a`C2:Z23(#  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 0NvicZ7VR  
    Yfz`or\@=  
    {p(6bsn_#]  
    !0KN A1w,  
    9. 初始几何光学设计的结果 6s! =de  
    A*]sN8  
    6mIRa(6V  
    LzEH&y_O  
    感兴趣的优化函数 \x8'K  
    • 效率满足(>95%) o6 :]Hvqjr  
    • 信噪比不满足(<30db) C,<FV+r=^  
    • 杂散光不满足(>5%  Qk.[#  
    /|v b)J  
    o7v9xm+  
    #%z@yg  
    10. 后续IFTA优化后的结果 b0N7[M1Xl  
           zmFKd5  
    ^'b\OUty-  
    j4#S/:Q<7  
    ySlGqR1H  
    |B\76Nk  
    感兴趣的优化函数 >T\^dHtz  
    • 效率满足(>95%) h4~VzCR4x\  
    • 信噪比满足(<30db) OZ<fQf.Gh}  
    • 杂散光满足(<5%) k/Ao?R=@gI  
    9}G<\y  
    11.总结 [bBPs&7u  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 !}"PHby5N  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]9 9; 7  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 q-+_Y `_\  
    • 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。 Ui"3'OU'  
    • 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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