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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。 F%]Z yO9  
    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。 e2dg{n$6"  
    zUIh^hbFf  
    2.模拟任务 q;)+O#CR  
    UA8*8%v  
    DOE: _=\J:r|Y:  
    相位型衍射 L,+m5wKj[  
    光束整形器 %3:[0o={d  
    直径:2mmx2mm 2}BQ=%E!'  
    形状:圆形 >x3$Ld  
    相位级次:16 !1b4q/  
    Bn<1zg5  
    9'5`0$,|^  
    3.建模任务:入射光场 blk4@pg  
    ,bGYixIfYZ  
    高斯准直激光光束的光束参数 jR_o!n~5  
    "C/X#y   
    波长:632.8nm TOx >Z  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm <NYf!bx  
    ]_EJ "'x  
     n$u@v(I  
    ]Uu:t  
    4.建模任务:期望输出光场 v\3 \n3[u  
    <Rb[0E$  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): >* )fmfY  
    _-R&A@  
    • FWHM-直径:0.5mm H5)8TR3La  
    • 边缘宽度:50um k0(_0o  
    • 效率:>95% Pe,:FIp,  
    • 信噪比(SNR):>30dB /)-OK7x  
    • 杂散光:<5% _pN:p7l(  
    SmUj8?6"  
    2N}UB=J  
    E|K|AdL  
    5.设计方案 Pl\r|gS;  
    ]=28s *@  
    • 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)。 '~\\:37+  
    • 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)。 S11ME  
    %jErLg  
    =A]*r9  
    Q{:=z6&  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Re<@ .d  
    c.eUlr_ {  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >At* jg48  
    • 用户必须输入所需的信息 &~K4I  
    - 入射场 MfU0*nVF~  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) r?$ V;Z  
    - 系统参数 =MjkD)l  
    - 制造条件 Gpf9uj%  
    dZ,IXA yB  
    AeR*79x  
    o FS2*u  
    7.设计过程 2/>u8j  
    *w`_(X f  
    Z'!i"Jzq|{  
    hQ@E2Xsv  
    _PPn =kuMa  
    #;])/8R%  
    设计和优化过程由两步完成: QF4)@ r{2x  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;@FCa j&  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 !I jU*c@  
    7SJbrOL4Q-  
    8.系统模拟 Q.MbzSgXL  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]RxJ^'a63  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ey@{Ng#  
    • 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。 ]R*h3U@5#K  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 qx1+'  
    -~Chf4?<4  
    &[7z:`+Y##  
    ^u:bgwP  
    9. 初始几何光学设计的结果 [:gp_Z&  
    >K!$@]2F  
    | r,{#EE  
    `rest_vu  
    感兴趣的优化函数 _A~>?gJ;,  
    • 效率满足(>95%) O<P(UT"  
    • 信噪比不满足(<30db) ):]5WHYg  
    • 杂散光不满足(>5% SajasjE!^1  
    0WSOA[R%[b  
    )8`i%2i=  
    8gxo{<,9  
    10. 后续IFTA优化后的结果 6&;h+;h  
           V<ii  
    _%wB*u,X  
    `Jj q5:\&  
    jx#9  
    69S*\'L  
    感兴趣的优化函数 3Dx@rW\  
    • 效率满足(>95%) 4YgO1}%G  
    • 信噪比满足(<30db) 3vHkhhYQ  
    • 杂散光满足(<5%) 1T}jK^"  
    8[H bg  
    11.总结 '<U4D  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ?=,7'@e  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~NTKWRaR  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 Z#%s/TL  
    • 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。 #x6EZnG  
    • 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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