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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。 :51/29}  
    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。 fTK3,s1=  
    ivN&HAxI@  
    2.模拟任务 t:'Mh9h7u  
    bcE._9@@  
    DOE: .oeX"6K  
    相位型衍射 ]SLP}Jwy  
    光束整形器 u)+8S/ )  
    直径:2mmx2mm NgP&.39U  
    形状:圆形 z?R|Ok  
    相位级次:16 `u&Rsz&^  
    RO'7\xvn  
    pSdI/Vj'=  
    3.建模任务:入射光场 9,:l8  
    hvsWs.;L'  
    高斯准直激光光束的光束参数 K3#@SY j  
    dtRwTUMe?  
    波长:632.8nm w=T\3(%j  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm 4\8+9b\9"  
    $#9;)8J  
    #."-#"0  
    Q7jb'y$ozO  
    4.建模任务:期望输出光场 z`f($t[  
    #_^Lb]jkM  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):  Ac2n  
    2y;Skp  
    • FWHM-直径:0.5mm YUtC.TR1  
    • 边缘宽度:50um '!!CeDy  
    • 效率:>95% 3u*4o=4e  
    • 信噪比(SNR):>30dB F%@aB<Nu  
    • 杂散光:<5% /<|%yE&KhJ  
    *zb Nd:i9  
    i:Y^{\Z?V  
    ^:^9l1]  
    5.设计方案 5m&9"T.w  
    O;:mCt _H  
    • 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)。 4.[^\N  
    • 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)。 l5!|I:/*;  
    $_"'&zQ'  
    ^/I 7|u]  
    OEA&~4&{7  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 SB H(y)  
    P}n_IV*@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {?}E^5Z*g  
    • 用户必须输入所需的信息 R3gdLa.  
    - 入射场 r*2+xDoEi  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) `ZYoA t]C~  
    - 系统参数 "O3tq =Q  
    - 制造条件 cQCSe,$ W  
    4i)1'{e  
    I_} SB|  
    %Nlt H/I  
    7.设计过程 ^c"jH'#.L  
    [8 ]z|bM  
    xpV|\2C  
    BC&S>#\  
    .o(fe\KHf  
    wh$sn:J  
    设计和优化过程由两步完成: X( \ AB  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 LM~[@_j  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 qeVfE_<  
    4;e5H_}Oo  
    8.系统模拟 md)c0Bg8~  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ^oBtfN>4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 N.,X<G.H  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 h \fjBDU^  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 +~m46eI  
    I&#| w"/"U  
    n{n52][J]  
    )WNzWUfn=z  
    9. 初始几何光学设计的结果 i1ixi\P{0  
    T*Y~\~Jhu  
    Kr gFKRgGj  
    ~7*.6YnI  
    感兴趣的优化函数 KKj a/p  
    • 效率满足(>95%) &#{Z( h.de  
    • 信噪比不满足(<30db) ]#)()6)2v  
    • 杂散光不满足(>5% _<n~n]%  
    >?2M }TV3  
    Ta ZmRL  
    0gW"i&7c  
    10. 后续IFTA优化后的结果 j/323Za+  
           ^S4d:-.3  
    M8kPj8}{  
    UdT *E: 6  
    g0xuxK;9c  
    ~ (|5/ p7t  
    感兴趣的优化函数 7OcW C-<  
    • 效率满足(>95%) 1F5XvQl  
    • 信噪比满足(<30db) | k&Ck  
    • 杂散光满足(<5%) >,V9H$n  
    o5Dk:Bw  
    11.总结 N({MPO9  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 yr)G]K[/  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 sJB;3"~  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 bkOv2tZ  
    • 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。 <Th6r.#?  
    • 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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