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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。 bao5^t}  
    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。 mAERZ<I  
    6>^k9cJp  
    2.模拟任务 MPw7!G(qj  
    2n,73$ s  
    DOE: $6+P&"8  
    相位型衍射 i2c<q0u  
    光束整形器 Fi}rv[`XY[  
    直径:2mmx2mm Rs`Y'_B  
    形状:圆形 ho=]'MS|  
    相位级次:16 nf^k3QS\  
    ooxzM `  
    eNskuG|1  
    3.建模任务:入射光场 {;~iq  
     K8we*  
    高斯准直激光光束的光束参数 &xT~;R^  
    BFRSYwPr  
    波长:632.8nm -v2q:x'G#  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm Tj~#Xc  
    Lu5.$b  
    s$G8`$+i1  
    NGzqiu"J  
    4.建模任务:期望输出光场 YA8~O5  
    +`[Sv%v&L  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): >gl<$LQ?X  
    S,>n'r[  
    • FWHM-直径:0.5mm kV<)>Gs  
    • 边缘宽度:50um X Y?@^  
    • 效率:>95% N* -Z Jv  
    • 信噪比(SNR):>30dB &g {_.n,  
    • 杂散光:<5% b DvbM  
    bME3" e{O  
    S?tLIi/  
    QQcj"s  
    5.设计方案 ?5gpk1  
    _L.yt5_  
    • 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)。 w\4m -Z{  
    • 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)。 (`xnA~BN  
    S!cXc/H-R  
    "|rqt.f2[  
    ^a5>`W  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 %tLq&tyeY  
    Sa~C#[V  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 iB-s*b<`~  
    • 用户必须输入所需的信息 K@hUif|([  
    - 入射场 x~^nlnKVf  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 0&~u0B{  
    - 系统参数  (La  
    - 制造条件 iHB)wC`u  
    bq ]a8tSB  
    vL0Ol -Vt  
    7F~+z7(h  
    7.设计过程 Y6a|\K|  
    tTt~W5lo  
    -GjJrYOU  
    t T:yvU@a  
    E(#2/E6  
    @xE Q<g  
    设计和优化过程由两步完成: ] ={Hq9d@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 eo[^ij  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ] fB{  
    q4oZJ-`  
    8.系统模拟 UJ:B:hh''  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !C?z$5g  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Q!v[b{]8  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 NBX/V^  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 <ZEA&:p  
    TH &B9  
    r.5F^   
    Z%R^;8!~  
    9. 初始几何光学设计的结果 D.?gV_  
    mr? ii  
    \\JXY*DA:+  
    ^da-R;o]  
    感兴趣的优化函数 =B1!em|  
    • 效率满足(>95%) ZtDpCl_  
    • 信噪比不满足(<30db) U^D7T|P$V  
    • 杂散光不满足(>5% /_\4( vvf  
    zAewE@N#_  
    <*P1Sd.  
    ;f Gi5=-  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `u-Y 5mY  
           c/RG1w  
    ??PpHB J')  
    WyP1"e^ 9  
    2X`M&)"X  
    |wx1 [xZ  
    感兴趣的优化函数 {;U:0BPI3  
    • 效率满足(>95%) :nI.Qa'"H  
    • 信噪比满足(<30db) 2ip~qZNw><  
    • 杂散光满足(<5%) *6L^A`_1]  
    @Klj!2cv$  
    11.总结 Eh+lL tZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 =RA6p  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 `0D+x  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 U N/.T   
    • 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|= 1<v  
    • 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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