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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。 @"6BvGU2s  
    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。 k~H-:@  
    s=q}XIWK  
    2.模拟任务 &EMm<(.]a  
    X'5te0v`3  
    DOE: hZy"@y3Yq  
    相位型衍射 2c}kiqi{  
    光束整形器 FKaY w  
    直径:2mmx2mm _L"rygit  
    形状:圆形 mU*GcWbc+  
    相位级次:16 K3jno+U&  
    u5lj+?  
    d;>:<{z@CD  
    3.建模任务:入射光场 ?p5Eo{B  
    dsh}-'>  
    高斯准直激光光束的光束参数 QF>H>=Za=  
    \"5\hX~dS  
    波长:632.8nm C'{Z?M>  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm HLS^Ga,(  
    'h:4 Fzo<  
    5K8\hoW{  
    i'a M#4V  
    4.建模任务:期望输出光场 CxO) d7c  
    XOxm<3gXn  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): I%%$O' S  
    [ML4<Eb+ x  
    • FWHM-直径:0.5mm ohwQ%NDl  
    • 边缘宽度:50um A/'G.H  
    • 效率:>95% -wY6da*.W  
    • 信噪比(SNR):>30dB '0[l'Dt'  
    • 杂散光:<5% 4kx#=MLt  
    /({5x[  
    TiH(HW|:  
    BYu|loc  
    5.设计方案 \PL92HV  
    FC(m)S2  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 t]Vw` z%G  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 thS#fO4]d  
    B-o"Y'iXs  
    .[~E}O  
    pnf3YuB  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /H\ZCIu/7  
    A M# '(k(  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F7mzBrz  
    • 用户必须输入所需的信息 ?Hq`*I?b9  
    - 入射场 :kgwKuhL  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 3?2;z+cz*u  
    - 系统参数 ,"&vhgYU  
    - 制造条件 gp;(M~we  
    3wD6,x-e   
    _c`Gxt%  
    #B54p@.}  
    7.设计过程 zVp|%&  
    7n %QP  
    BHa!jw_~o  
    y9:|}Vh  
    ~?nPp$^  
    a}MOhM6T  
    设计和优化过程由两步完成: R9{6$djq\:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 x_#yH3kJ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 16x M?P  
    O75ioO0  
    8.系统模拟 $vicxE~-E  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 B>gC75  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 V[CS{Hy'  
    • 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。 QRx'BY$5  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 9Lv`3J^~  
    AM,@BnEcuT  
    OfIml.  
    /SSl$  
    9. 初始几何光学设计的结果 7(ZI]<  
    .,-t}5(VSq  
    XVE(p3-  
    Gu9Ap<>!  
    感兴趣的优化函数  gryC#  
    • 效率满足(>95%) i yMIP~N,$  
    • 信噪比不满足(<30db) !i0:1{.  
    • 杂散光不满足(>5% pl'n 0L<l  
    v"\Q/5p  
    -S Z^;t  
    u:<%!?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 L7C!rS  
           .z)&#2E  
    -&%#R_RV  
    cl)%qIXj}H  
    s:,BcVLx^  
    "m(HQ5e)*  
    感兴趣的优化函数 nTp?  
    • 效率满足(>95%) R 8?Xz5  
    • 信噪比满足(<30db) B!yAam#^  
    • 杂散光满足(<5%) ,,lrF.  
    V]<J^m8  
    11.总结 LeXu Td  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 dKi+~m'w  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 g/J ^ YT!  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 PG+ICg  
    • 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。 "=N[g  
    • 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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