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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。 v}Gq.(b  
    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。 RnPJ,Z5s&&  
    UO5^4  
    2.模拟任务 nmn$$=~)  
    Q1mz~r  
    DOE: ;+>-uPT/1  
    相位型衍射 oL1m<cQo9  
    光束整形器 :O-Y67>&  
    直径:2mmx2mm 3v :PBmE  
    形状:圆形 HDvj{  
    相位级次:16 SouPk/-B80  
    ~P 1(%FZ  
    G#ZU^%$M,  
    3.建模任务:入射光场 / *Z( ;-  
    $xNM^O  
    高斯准直激光光束的光束参数 :/c=."z.  
    rBye%rQRq  
    波长:632.8nm |y)Rlb# d  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm |lm   
    P#\L6EO.  
    @\e2Q& O  
    /Z';# G,z  
    4.建模任务:期望输出光场 +e);lS"+/  
    N&K:Jp  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): q+.DZ @  
    PCF!Y(l  
    • FWHM-直径:0.5mm cx_FtD  
    • 边缘宽度:50um oJK1~;:  
    • 效率:>95% {1li3K&0s  
    • 信噪比(SNR):>30dB 8G; t[9  
    • 杂散光:<5% L (XGD  
    'e_^s+l)a  
    biKom|<nm  
    lZ.x@hDS  
    5.设计方案 Ac 0C,*|^  
    1q0DOf]!T  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 A6v02WG_1T  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 }]$%aMxy T  
    xPWzm hF  
    jq yqOhb4  
    lCLz!k2di  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;XNe:g.CR  
    Qz2Y w `  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xQ\/6|  
    • 用户必须输入所需的信息 mRZC98$ @r  
    - 入射场 -lV]((I&  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) >&6pBtC_  
    - 系统参数 K:gxGRE  
    - 制造条件 _tTtq/z<  
    DygMavA.  
    qqA(Swe)T  
    *%5 .{J!  
    7.设计过程 ^\Tde*48  
    J@PwN^`  
    `9E:V=  
    -CtLL _I  
    6My=GByC  
    9\ZlRYnc=  
    设计和优化过程由两步完成: ^2%_AP0=  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (JHzwI8+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 23?\jw3w  
    $"1Unu&P  
    8.系统模拟 /yPFts_q  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @8E mY,{;  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 h}r*   
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 0h/gqlTK1  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 teH.e!S  
    @[h)M3DFd  
    'Vq <;.A  
    \ofWD{*j  
    9. 初始几何光学设计的结果 !2R~/Rg  
    d 4w+5H" u  
    KI)jP((  
    (8qD'(@  
    感兴趣的优化函数 WP[h@#7<  
    • 效率满足(>95%) dZcRLLR  
    • 信噪比不满足(<30db) DjY&)oce(  
    • 杂散光不满足(>5% -x)Oo`  
    x O?w8*d  
    |YCGWJaci  
    vVB8zS~l ,  
    10. 后续IFTA优化后的结果 IaMZPl  
           y|X</3w  
    !iUFD*~r~  
    *`$Y!uzG:\  
    reseu*5  
    J&Ig%&/  
    感兴趣的优化函数 #^%HJp^  
    • 效率满足(>95%) "P.H  
    • 信噪比满足(<30db) lZ]x #v  
    • 杂散光满足(<5%) NwPGH= V  
    5-'jYp/  
    11.总结 :U;n?Zu S  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 `/?XvF\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _`3'D`s  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 s jl(  
    • 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。 mU0j K@^&M  
    • 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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