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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。 z3p #`  
    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。 &fWYQ'\>  
    {"w4+m~+te  
    2.模拟任务 Vch!&8xii  
    \.jT"Z~  
    DOE: E>6:59+  
    相位型衍射 a]|k w4  
    光束整形器 KmlpB  
    直径:2mmx2mm IOi6' 1l  
    形状:圆形 } ~#^FFe  
    相位级次:16 OM 5h>\9  
    "Crm\UI6  
    iv62Fs'  
    3.建模任务:入射光场 DV!) n 6  
    ZICcZG_y  
    高斯准直激光光束的光束参数 0q ^dpM  
    <sq@[\l}a  
    波长:632.8nm 9K F`9Y  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm 1p9+c~4l:  
    |);-{=.OdQ  
    p6'wg#15  
     p%6j2;D  
    4.建模任务:期望输出光场 Z*(lg$A9 M  
    &D 4Ci_6k  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): +#!! 'XP  
    wFJ?u?b0Q  
    • FWHM-直径:0.5mm ij=}3;L_!  
    • 边缘宽度:50um 0jN?5j  
    • 效率:>95% Z[{: `  
    • 信噪比(SNR):>30dB =K2mR}n\;  
    • 杂散光:<5% cCH2=v4hU  
    =a .avOZ  
    I5J9,j  
    R_2JP C  
    5.设计方案 s$ 2@|;  
    Qm X(s  
    • 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)。 ~y(- j[  
    • 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)。 L4'FL?~I  
    IL]VY1'#  
    2nRL;[L*.  
    z@0*QZ.y 1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 v*7lJNN.  
    e/;chMCq  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 OxraaN`  
    • 用户必须输入所需的信息 5/O;&[lYy  
    - 入射场  TVP.)%  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) V nv9 <=R  
    - 系统参数 Ge>%?\  
    - 制造条件 3S'juHT e  
    @{Q[M3l  
    [1Yx#t  
    H0 YxPk)  
    7.设计过程 ;_lEu" -  
    qi\!<clv  
    *|RQ )  
    {<HL}m@kQ  
    ,HxsU,xiG  
    #w4= kWJ[  
    设计和优化过程由两步完成: l ^*GqP5  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 DVNGV   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 =;/4j'1}9  
    n#G I& U  
    8.系统模拟 2>3gC_^go  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Xp=Y<`dX  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 w`vJE!4B  
    • 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。 6.Nu[-?  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 tZ]|3wp  
    D@i,dPz5Zl  
    .Y%)&  
    p0xd c3  
    9. 初始几何光学设计的结果 Ok+zUA[Wu  
    rdsm /^,s  
    av(d0E}}b  
    \vB-0w  
    感兴趣的优化函数 IPU'M*|Q  
    • 效率满足(>95%) gOI #$-L  
    • 信噪比不满足(<30db) 6EhRCl  
    • 杂散光不满足(>5% u:pdY'`"#  
    dUtxG ~9  
    "msCiqF{z  
    sD$ \!7:b  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :5G3 uN+\  
           J<Wz3}w6  
    8x jJ  
    W>Y8 u8  
    K h9$  
    [IVT0 i  
    感兴趣的优化函数 ObIi$uJX  
    • 效率满足(>95%) FDaHsiI:  
    • 信噪比满足(<30db) %Yg;s'F>#q  
    • 杂散光满足(<5%) mf'N4y%  
    2*Uwp; 0  
    11.总结 . *>LD  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 F_!6C-z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 X-! yi  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 0}qij  
    • 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。 i+yqsYKO  
    • 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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