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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。 9#%(%s 2 +  
    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。 h~elF1dG  
    :EyH'v  
    2.模拟任务 #ITx[X89|  
    fD q, )~D  
    DOE: ac.O#6&  
    相位型衍射 #I@]8U#,":  
    光束整形器 l3}n.ODA  
    直径:2mmx2mm i`r,B`V`08  
    形状:圆形 "}K/ b  
    相位级次:16 tH:ea$A  
    MCQ>BP  
    1 7{]QuqNF  
    3.建模任务:入射光场 :=~%&  
    W<2%J)N<  
    高斯准直激光光束的光束参数 [RD ^@~x  
    6u7 (}K  
    波长:632.8nm #`GW7(M  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm +,>f-kaV  
    @.*[CC;&  
    *ILS/`mdav  
    o;Zoj}  
    4.建模任务:期望输出光场 `#fOY$#XB  
    CpS' 2@6  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ~B(]0:  
    =&"Vf!7YR7  
    • FWHM-直径:0.5mm ^yK94U;<Gy  
    • 边缘宽度:50um |!%A1 wp#  
    • 效率:>95% R)cns7oW  
    • 信噪比(SNR):>30dB V-=$:J"J'\  
    • 杂散光:<5% U]R?O5K  
    O%o#CBf0  
    (%#d._j>fZ  
    - |[_j$g  
    5.设计方案 Z55,S=i  
    (6+6]`c$  
    • 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)。 RMC|(Q<  
    • 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)。 _$ixE~w-!  
    Ynz^M{9)K  
    ? |8&!F  
    `8FC&%X_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )SA$hwR  
    &K>]!yn   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +{hxEDz  
    • 用户必须输入所需的信息 =_":Z!_  
    - 入射场 }#'KME4  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) m9G,%]4|  
    - 系统参数 sTG+c E  
    - 制造条件 "fpj"lf-  
    $elrX-(vL  
    l7s=b4}c  
    !-.-!hBN  
    7.设计过程 TdKl`"Iy  
    ;g*X.d  
    sx]?^KR:  
    S OK2{xCG  
    ]`. d%Vx  
    ^OBaVb  
    设计和优化过程由两步完成: On'3K+(_  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 G4x.''r&Sl  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 i[\[xfk  
    ,x Tbt4J  
    8.系统模拟 =fsaJ@q ,R  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Ep?a>\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 E*w 2yWR  
    • 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。 zl: u@!'  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 UkqLLzL  
    ';ZJuJ.  
    COHJJONR  
    ]UgA z  
    9. 初始几何光学设计的结果 `|/|ej]$P  
    h[Iu_#HMa  
    N!h>fE`  
    o[v`Am?v  
    感兴趣的优化函数 y:42H tS  
    • 效率满足(>95%) }TF<C !]  
    • 信噪比不满足(<30db) /vPb  
    • 杂散光不满足(>5% 6~!YEuA  
    `S~u4+y]  
    5t<]|-i!  
    i*^K)SI8  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :?UIyN?  
           i3%~Gc63  
    ttsB'|p s  
    I2W2B3D` c  
    'I<j`)4`d  
    pc.0;g N  
    感兴趣的优化函数 GDcV1$NA  
    • 效率满足(>95%) ; zvnDox  
    • 信噪比满足(<30db) w-#0k.T  
    • 杂散光满足(<5%) i&HV8&KygN  
    Rke:*(p*n;  
    11.总结 h7y*2:l6  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 8 6+>|  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 5o3_x ~e  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 0iL8i#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。 E{6}'FG+A  
    • 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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