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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。 ~wmc5L/!?  
    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。 @0cQ4}  
    Zi5d"V[}T  
    2.模拟任务 O`_!G`E  
    1Uzsw  
    DOE: Ww&~ZZZ {  
    相位型衍射 T2-n;8t  
    光束整形器 WV]%llj^  
    直径:2mmx2mm <u2rb6  
    形状:圆形 4<b=;8  
    相位级次:16 AsyJDt'i  
    #flOaRl.  
    >CtT_yhx  
    3.建模任务:入射光场 )&R^J;W$M1  
     II;fBcXF  
    高斯准直激光光束的光束参数 Enu/Nj 2  
    q 65mR!)  
    波长:632.8nm 56k89o  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm a g Za+a  
    *"4d6  
    69#D,ME?  
    n#,<-Rb-  
    4.建模任务:期望输出光场 nA:\G":\y  
    <BoDLvW>  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): egcJ@Of  
    Ml`tDt|;  
    • FWHM-直径:0.5mm 7?Vo([8  
    • 边缘宽度:50um FV>j !>Y  
    • 效率:>95% oxkA+}^j8M  
    • 信噪比(SNR):>30dB <i9pJGW  
    • 杂散光:<5% XRi/O)98o  
    <xOv0B  
    ^fVLM>p<;  
    z8W@N8IqC  
    5.设计方案 LgN\%5f-  
    P|mV((/m4  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 jx_n$D  
    • 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)。 Wez"E2J`  
    r83chR9  
    9GdQ$^m  
    9Yih%d,  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;4DqtR"7Y  
    '_)NI  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {=]1]IWt  
    • 用户必须输入所需的信息 8SmtEV[b3  
    - 入射场 =/xTUI4  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) Y@WCp  
    - 系统参数 0@;kD]Z  
    - 制造条件 -oGJPl{r  
    2p3ep,  
    3fC|}<Wzt  
    1eG@?~G  
    7.设计过程 >y<yFO{  
    'M"JF;*r  
    7bBOV(/s  
    GtZkzVqLd  
    Sb_T _m  
    f@@2@# 5B  
    设计和优化过程由两步完成: jn+NX)9  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }T!2IaAB  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 z:PH _N~  
    /+pPcK  
    8.系统模拟 1S !<D)n  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 u+7B-l=u*  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )*&I|L<1  
    • 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。 "52nT  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 v` 9^?Xw)  
    7ky$9+~  
    DwTqj=l  
    IEb"tsel  
    9. 初始几何光学设计的结果 FS.z lk\D=  
    I W_:nm6  
    RfPRCIo  
    QInow2/u  
    感兴趣的优化函数 >pa tv  
    • 效率满足(>95%) .;gK*`G2W)  
    • 信噪比不满足(<30db) ^Pc>/lY$Q%  
    • 杂散光不满足(>5% .f'iod-   
    [.e Y xZ{=  
    |JVeW[C  
    p^_E7k<ag  
    10. 后续IFTA优化后的结果 |.D_[QI  
            .*H0{  
    )3i}(h0  
    M,Y lhL  
    U].u) g$  
    o6e6Jw  
    感兴趣的优化函数 5[WhjTo  
    • 效率满足(>95%) \Fh k>  
    • 信噪比满足(<30db) "P:kZ= M Q  
    • 杂散光满足(<5%) /f!_dJ^  
    H!dUQ  
    11.总结 Ed/@&52z0  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 HLMEB0zh^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 J90q\_dY.  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ],r?]>  
    • 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。 xN t  
    • 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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