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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。 B@F@,?K4%  
    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。 BAQ-1kSz  
    Na91K4r#  
    2.模拟任务 `n$Ak5f  
    sqKx?r72  
    DOE: #Ha:O,|  
    相位型衍射 ILm +o$o ~  
    光束整形器 -+"#G?g  
    直径:2mmx2mm &Ym):pc  
    形状:圆形 mGE!,!s}  
    相位级次:16 c9+G Qp  
    *X .1b!  
    kG D_w  
    3.建模任务:入射光场 {JfQQP&FV  
    [oh06_rB  
    高斯准直激光光束的光束参数 AA5G` LiT  
    yV.p=8:  
    波长:632.8nm h~>1 -T8  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm MtJ-pa~n  
    ?I?G+(bq  
    EL~$7 J  
    }r,M (Zr  
    4.建模任务:期望输出光场 7i($/mNl  
    W_B=}lP@x  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): D_lRYLA+  
    b~zSsws.  
    • FWHM-直径:0.5mm `bQ_eRw}  
    • 边缘宽度:50um jf3Zy :*K  
    • 效率:>95% hF$`=hE,F~  
    • 信噪比(SNR):>30dB +0Q   
    • 杂散光:<5% \dHqCQ  
    :$D*ab^^P  
    *duG/?>P  
    v*.R<- X:  
    5.设计方案 8C{&i5kj\E  
    m%L!eR  
    • 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)。 &m3-][ !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)。 \=0;EI-j  
    Wx0i_HFR  
    kQ>2W5o-d-  
    Nk9=A4=|  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;7\Fx8"s[  
    H?"M&mF  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ]+:yfDtZd  
    • 用户必须输入所需的信息 EA~xxKq  
    - 入射场 [ K?  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) Ii+3yE@c  
    - 系统参数 ^8&}Nk[j  
    - 制造条件 4<[?qd 3v=  
    1]If< <  
    /<-PW9X?  
    a*(Zb|g  
    7.设计过程 4 $R!)  
    k^}[+IFJ  
     /!ElAL  
    'bx}[  
    Lc~m`=B  
    W|2^yO,dX  
    设计和优化过程由两步完成: CzV;{[?~;  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ) k/&,J3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 br=e+]C Y)  
    i6paNHi*  
    8.系统模拟 dSwfea_  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 k*A(7qQA`4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 r $S9/  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 0'd@8]|H  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 5x@ U<  
    <lB2Nv-,  
    ZSNbf|ldiE  
    nC3+Zka  
    9. 初始几何光学设计的结果 "1s ]74  
    :kHk'.V1(  
    St?mq* ,  
    `)a|Q  
    感兴趣的优化函数 7Q/H+)  
    • 效率满足(>95%) H s)]  
    • 信噪比不满足(<30db) oI -Fr0!  
    • 杂散光不满足(>5% 2- L-=0  
    2M+RA}dX  
    ]MYbx)v)  
    vE9"1M  
    10. 后续IFTA优化后的结果 P{dR pH|  
           8nI~iN?"   
    s>;"bzzq  
    Mzg3i*  
    9]3l'  
    ^(&2  
    感兴趣的优化函数 SsX$l<t*  
    • 效率满足(>95%) :G#%+,  
    • 信噪比满足(<30db) Q+f |.0r  
    • 杂散光满足(<5%) u|23M,  
    pJg:afCg  
    11.总结 %;4#?.W8  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 26~rEOgJ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 m:Rx<E E  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 UP-2{zb |?  
    • 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。 > X  AB#  
    • 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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