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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。 `T~M:\^D  
    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。 Tl25t^Y  
    Z9!goI  
    2.模拟任务 0"<g g5  
    "b} ^ xy  
    DOE: l~uRZLx  
    相位型衍射 q WP1i7]=/  
    光束整形器 w|RG  
    直径:2mmx2mm bggSYhJ?\#  
    形状:圆形  Q.cxen  
    相位级次:16 .11iulQ  
    >~ne(n4qy  
    u2!8'-Ai  
    3.建模任务:入射光场 (s"_NUj6  
    Q[g%((DL  
    高斯准直激光光束的光束参数 M g;;o  
    )6!SFj>.O  
    波长:632.8nm q4U?}=PD  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm o^>*aQ!7<D  
    VJ1si0vWtq  
    .Sb|+[{  
    Y6g[y\*t  
    4.建模任务:期望输出光场 yqB{QFXO  
    G19FSLrtA  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): {Y IVHl  
    'g ,Oi1|~  
    • FWHM-直径:0.5mm /e\} qq  
    • 边缘宽度:50um D./e|i?  
    • 效率:>95% 5 bMVDw/  
    • 信噪比(SNR):>30dB \yM[?/<  
    • 杂散光:<5% iVmf/N@A|  
    9hLPo  
    gS"@P:wYzs  
    N*@bJ*0  
    5.设计方案 s7&% _!4  
    a0AIq44  
    • 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)。 <Oy%  
    • 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)。 qQVqS7 t  
    5"@<7/2qI  
    2Ie50U  
    Hm4lR{A  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 q9!5J2P  
    EB>laZy>  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ,`H=%#  
    • 用户必须输入所需的信息 )zr/9aV  
    - 入射场 ( 6r9y3'  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) @ZT25CD  
    - 系统参数 J }JT%S W  
    - 制造条件 M0_K%Z(zaR  
    Y B)1dzU  
    x}F.<`  
    nA+[[(6  
    7.设计过程 x)V.^-  
    ^\_`0%`>  
    pY-iz M L  
    Ry/NfF=  
    zwAuF%U  
    B?TAS  
    设计和优化过程由两步完成: (<1DPpy95O  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 tF`>.=  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 (-"A5(X:/  
    5t0i/&zX  
    8.系统模拟 Gb~q:&IUr  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z RsA[F#  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =Jem.Ph  
    • 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。 ZZlR:D  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 xcoYo  
    .W?POJT  
    RV&2y=eb  
    vy-{BH  
    9. 初始几何光学设计的结果 5%G++oLXf  
      I]  
    {)F-US  
    q9Fc0(&Vf  
    感兴趣的优化函数 7N'F]x  
    • 效率满足(>95%) V <k_Q@K  
    • 信噪比不满足(<30db) FeCQGT  
    • 杂散光不满足(>5% 3ON]c13  
    $ar:5kif  
    sW=@G'}3  
    R HF;AX n  
    10. 后续IFTA优化后的结果 v~@Y_ `l  
           !3T x\a`?/  
    2%WZ-l!i  
    P.[>x  
    2RM1-j ($  
    ifBJ$x(B.  
    感兴趣的优化函数 Y!Z@1V`  
    • 效率满足(>95%) _X@:- _  
    • 信噪比满足(<30db) L8Z?B\  
    • 杂散光满足(<5%) dQizM^j  
    f \4Qp  
    11.总结 O;,k~  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 DJ<e=F!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 gc(1,hv  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 4+ 4? 0R  
    • 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。 Xi0/Wb h\  
    • 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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