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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。 TvWhy`RQ  
    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。 fx QN  
    nV0"q|0K;  
    2.模拟任务 G1"=}Wt`  
    xe: D7  
    DOE: 66%#$WH#  
    相位型衍射 U!-|.N,  
    光束整形器 8P3EQY -  
    直径:2mmx2mm zSYWNmj&  
    形状:圆形 4>gMe3]0  
    相位级次:16 WQ]~TGW  
    8fdK|l w  
    <)]B$~(a  
    3.建模任务:入射光场 By@<N [I@  
    T] nZ3EZ  
    高斯准直激光光束的光束参数 $s hlNW\  
    5|-(Ic  
    波长:632.8nm )^^r\  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm O329Bkg  
    Y 1 i!  
    sDCa&"6+@  
    (o\:rLZu  
    4.建模任务:期望输出光场 %rT XT  
    HPT9B?^  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): +MQf2|--  
    R9yK"  
    • FWHM-直径:0.5mm P$@5&/]  
    • 边缘宽度:50um 0X)'8N  
    • 效率:>95% 2D MH@U2  
    • 信噪比(SNR):>30dB Lvc*L6  
    • 杂散光:<5% fj 19U9R  
    Z\{WBUR;4t  
    eR8qO"%2:  
    =? xA*_^  
    5.设计方案 h2KXW}y"4  
    @)m+O#a  
    • 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)。 fZXJPy;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)。 ^G# =>&,  
    ;P _`4w3  
    D|Z,eench  
    ;2}0Hr'|  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 +iwNM+K/gQ  
    7BF't!-2F  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 0ldde&!p  
    • 用户必须输入所需的信息 }{Lf 4|8  
    - 入射场 ^<<( }3  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) g=[ F W@z  
    - 系统参数 ,_Fq*6  
    - 制造条件 ^?toTU   
    }x-~>$:"  
    [ WZ<d^L  
    s+^o[R T3  
    7.设计过程 }<&g1x'pa  
    788q<7E  
    (J<@e!@NE  
    Tc\^=e^N?  
    r#]gAG4t\  
    q`}Q[Li  
    设计和优化过程由两步完成: A@_F ;4X  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &6MGPh7T  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 K~@-*8%  
    ez86+  
    8.系统模拟 kd'qYh  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 PQvq$|q  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /43DR;4  
    • 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。 8+ B.x  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 Gr?"okaA  
    N!"GwH  
    5HL JkOV5  
    Y#{KGVT<  
    9. 初始几何光学设计的结果 VrO$SmH  
    v[r:1T@  
    VuJth  
    G+b$WQn2t  
    感兴趣的优化函数 ~@BV  
    • 效率满足(>95%) \ fU{$  
    • 信噪比不满足(<30db) < 5[wP)K@  
    • 杂散光不满足(>5% TR{8A^XhE8  
    +2B{"Czm  
    yKOf]m>#  
    1(hgSf1WH  
    10. 后续IFTA优化后的结果 A~I}[O~(pb  
           *-_` xe  
    `z5j  
    ( rZq0*  
    ?*,N ?s(U  
    +Z$X5Th  
    感兴趣的优化函数 9eGM6qW\_  
    • 效率满足(>95%) l%fnGe` _  
    • 信噪比满足(<30db) wm*`  
    • 杂散光满足(<5%) '4dnC2a]  
    S][: b  
    11.总结  U@m<  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 *[W!ng  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ao`9fI#q  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ^;W,:y&  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 #dW$"u   
    • 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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