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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。 ?vvG)nW  
    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。 ^#2xQ5h  
    V>6QPA^  
    2.模拟任务 b,9@P&=:2  
    g- XKP  
    DOE: i)=m7i  
    相位型衍射 Pv~:gP  
    光束整形器 lBS"3s384  
    直径:2mmx2mm ]7*kWc2  
    形状:圆形 VDG|>#[!  
    相位级次:16 3eWJt\}?B  
    lHcA j{6  
    >$Fp}?xX  
    3.建模任务:入射光场 f#1/}Hq/I  
    [8.-(-/;  
    高斯准直激光光束的光束参数 V- /YNRV  
    XJc ,uj7  
    波长:632.8nm {aoM JJq  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm 5lGQ#r  
    <Kg2$lu(_`  
    '(tj[&aL  
    W-1sU g[AN  
    4.建模任务:期望输出光场 0JK2%%  
    hzq5![/sV  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): J||E;=%f-Q  
     ![ a  
    • FWHM-直径:0.5mm )Z("O[  
    • 边缘宽度:50um .8K6C]gw  
    • 效率:>95% ewpig4  
    • 信噪比(SNR):>30dB F.68iN}  
    • 杂散光:<5% !W~QT}  
    &f"T,4Oh  
    f\ 'T_  
    ~}K{e  
    5.设计方案 EZ/^nG  
    ;?zF6zvQ  
    • 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)。 "-P/jk  
    • 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)。 drI\iae{^  
    St+ "ih%  
    $T?]+2,6;  
    +mLD/gK`  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 zSKKr?{  
    JYQ.EAsr!  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >nK%^T  
    • 用户必须输入所需的信息 hXc}r6<B  
    - 入射场 #jm@N7OZ  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) |g!`\@O  
    - 系统参数 eIJ[0c b}  
    - 制造条件 ioWo ]  
    ^&NN]?  
    F\-Si!~oOz  
    b)`pZiQP  
    7.设计过程 ?2ItTrlB  
    W+\?~L.  
    T)~!mifX  
    Y& 5.9 s@'  
    jM@?<1  
    xp^ 7#`MJ?  
    设计和优化过程由两步完成: T pD;  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |mOMRP#'  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ^KbL ,T  
    A? r^V2+j  
    8.系统模拟 {[P!$ /  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 G|*G9nQ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 qe%V#c  
    • 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。 -?z\5 z  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 R5ZIC4p  
    ;{gT=,KQ`  
    x[x(y{&~  
    (:n|v%  
    9. 初始几何光学设计的结果 E30Z`$cz:  
    5gshKmt_  
    Oyan9~  
    ?-,6<K1  
    感兴趣的优化函数 'yr{^Pek  
    • 效率满足(>95%) >pdnCv_c  
    • 信噪比不满足(<30db) b i~=x  
    • 杂散光不满足(>5% ^V .'^=l  
    r]T0+oQ>  
    \0&SI1Yp  
    9go))&`PJL  
    10. 后续IFTA优化后的结果 CN\=9Rvs  
           fEwifSp.  
    ;7j,MbU  
    `tVy_/3(9  
    :c:V%0Yji  
    l!@ 1u^v2  
    感兴趣的优化函数 #U"1 9@|}  
    • 效率满足(>95%) I_>`hTiR  
    • 信噪比满足(<30db) J>h;_jA  
    • 杂散光满足(<5%) BIj   
    FM\[].  
    11.总结 p+Lv=e)0u  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 Mk5RHDh  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hKN6y%  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ) rpq+~b  
    • 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。 b#='^W3  
    • 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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