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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。 ?Cci:Lin  
    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。 -0,4eg j3  
    /b.oEGqZX  
    2.模拟任务 nb@"?<L!  
    27#8dV?  
    DOE: C 7n Kk/r  
    相位型衍射 }&G]0hCT!  
    光束整形器 mT_GrIl[  
    直径:2mmx2mm U 0ZB^`  
    形状:圆形 |tG+iF@4  
    相位级次:16 v29G:YQe  
    <4D%v"zRP  
    @%@zH%b  
    3.建模任务:入射光场 j.QHkI1.  
    R.7#zhC`4  
    高斯准直激光光束的光束参数 TV{)n'aA  
    cj(X2L  
    波长:632.8nm ` X+j2TmS  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm B2hfD-h,>  
    T#iU+)-\%  
    > x'bZ]gm  
    b4~H3|  
    4.建模任务:期望输出光场 "oE*9J?e  
    p~bkf>  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): i;lE5  
    7>x;B  
    • FWHM-直径:0.5mm KZK,w#9.  
    • 边缘宽度:50um )DZTB  
    • 效率:>95% 56s*A*z$ ;  
    • 信噪比(SNR):>30dB /Antb6E  
    • 杂散光:<5% /{G/|a  
    4 10:%WGc  
    dB`b9)Tk0z  
    KF{a$d  
    5.设计方案 w<d*#$[,*  
    98<zCSe\]  
    • 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)。 RWahsJTu  
    • 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)。 L<@&nx   
    4Vx+[8W  
    q 22/_nSC  
    >i8~dEbB  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 #^\}xn" [  
     6`"ZsO  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #'NY}6cb$  
    • 用户必须输入所需的信息 A[ 1)!e  
    - 入射场 +{xG<Wkltz  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) tQ0=p| T]  
    - 系统参数 lS3 _Ild  
    - 制造条件 {U P_i2`.  
    Fd"WlBYy0  
    :bw6k  
    ype"7p\  
    7.设计过程 hgj0tIi/  
    8D T@h8tA  
    kGj]i@(PA4  
    2B'^`>+8S  
    Y\>\[*.v  
    5V rcR=?O  
    设计和优化过程由两步完成: di<B~:l58  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Fc{((x s  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 D'?]yyrf  
    g _x\T+=  
    8.系统模拟 eH `t \n  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 b.(XS?4o  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;q&Z9 lm  
    • 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。 |QqWVelc  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 Wbs^(iUU}  
    Hc /w ta  
    `^f}$R|  
    vK`S!7x'&  
    9. 初始几何光学设计的结果 rUvwpP"k  
    KPg[-d  
    ;<VR2U`  
    bN4d:0Y  
    感兴趣的优化函数 mN7&%Z  
    • 效率满足(>95%) m^c%]5$  
    • 信噪比不满足(<30db) }*OD M6  
    • 杂散光不满足(>5% j>V"hf  
    AYYRxhv_,  
    9`,,%vdj  
    r)%4-XeV  
    10. 后续IFTA优化后的结果 @p"NJx"  
           _dY:)%[]  
    Cea"qNq=k  
    6e&g$ R v  
    C,R,:zR  
    dgm+U%E  
    感兴趣的优化函数 ~"RQ!&U  
    • 效率满足(>95%) lWIv(%/@  
    • 信噪比满足(<30db) \4C)~T:*  
    • 杂散光满足(<5%) ;,FT&|3o  
    Vz k cZK  
    11.总结 8\P JSr  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 fyGCfM  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 I S.F  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 T?Z OHH8  
    • 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。 .k p $oAL  
    • 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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