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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。 [EHrIn  
    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。 E1>/R  
    r>qA $zD^  
    2.模拟任务 CdhSp$>  
    oJaAM|7uv  
    DOE: p4/$EPt)lY  
    相位型衍射 .?#uxd~>  
    光束整形器 WO%h"'iJ  
    直径:2mmx2mm !eD+GDgE]  
    形状:圆形 Nh)[r x  
    相位级次:16 w;`m- 9<Y  
    O25m k X  
    ! gp}U#Yv  
    3.建模任务:入射光场 @Y' I,e  
    m7 XjP2   
    高斯准直激光光束的光束参数 =hX[  
    k7bl'zic  
    波长:632.8nm ,@Z_{,b  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm ^Qh-(u`  
    j|'R$|  
    q9}2  
    -gKpL\  
    4.建模任务:期望输出光场 B7 "Fp  
    \K`jCsT  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): l`rC0kJ]  
    8&a_A:h  
    • FWHM-直径:0.5mm *PB/iVH%6  
    • 边缘宽度:50um =l|>.\-  
    • 效率:>95% R+. Nn  
    • 信噪比(SNR):>30dB 5t'Fv<g  
    • 杂散光:<5% cCng5Nq,c  
    |>s v8/!  
    x1DVD!0~{  
     ~u/@rqF  
    5.设计方案 H%.zXQ4}n  
    TU%"jb5  
    • 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)。 p5SX1PPQ  
    • 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)。 tyXl}$)y  
    Dt {')  
    w#{l 4{X|  
    :,C%01bH|l  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ze"~Ird  
    Z t`j\^4n  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 tP]q4i  
    • 用户必须输入所需的信息 |a(Q4 e/,  
    - 入射场 4[l^0  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) |e"/Mf[  
    - 系统参数 1jOKcm'#  
    - 制造条件 ?cBO6^  
    i_YW;x  
    '(9YB9 i  
    .wri5  
    7.设计过程 -h9#G{2W[  
    +wts 7,3  
    zv9M HC &  
    <UAP~RH{  
    NTVHnSoHh  
    xK!DtRzsA  
    设计和优化过程由两步完成: _> Ln@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 8|vld3;  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 !c_u-&b)  
    y1Z1=U*!  
    8.系统模拟 '{^8_k\}B  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z"av|(?d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :tlE`BIp  
    • 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。 k1wr/G'H[  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 r:#Q9EA  
    ,]U[W  
    x.G"D(  
    4[_L=zD  
    9. 初始几何光学设计的结果 D@5s8xv  
    iha9!kf  
    8vO;IK]9b^  
    (7 ijt  
    感兴趣的优化函数 :B+Rg cqi  
    • 效率满足(>95%) Rd vn)K  
    • 信噪比不满足(<30db) $"1pws?d  
    • 杂散光不满足(>5% x~Pvh+O  
    $Br>KJ%'g  
    2b!j.T#u  
    ,N0uR@GN  
    10. 后续IFTA优化后的结果 +0U#.|?  
           F1\`l{B,\  
    5Fr;  
    2J&XNV^tJ  
    SLg+H  
    e|~C?Ow'J  
    感兴趣的优化函数 fIH#  
    • 效率满足(>95%) To">DOt  
    • 信噪比满足(<30db) Vl4Z_viNH  
    • 杂散光满足(<5%) pIvfmIm  
    {Wa~}1`Kl  
    11.总结 L2d:.&5  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 6#O#T;f)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 )ib7K1GJ  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 O%prD}x  
    • 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。 {&0mK"z_  
    • 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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