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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。 aG! *WHt  
    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。 \ZS TKi?  
    5Z{_m;I.   
    2.模拟任务 ;,XyN+2H  
    QHzgy?  
    DOE: J &YQ]l  
    相位型衍射  sTkkM9  
    光束整形器 Hx %$ X  
    直径:2mmx2mm CISO<z0  
    形状:圆形 b,@aqu  
    相位级次:16 b5pMq$UVL  
    #`ls)-`7  
    y-B=W]E  
    3.建模任务:入射光场 5HKW"=5Cf  
    CPv iR<ms_  
    高斯准直激光光束的光束参数 e1/sqXWo  
    |P~;C6sf  
    波长:632.8nm ONX8}Ob~  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm G[Tl%w  
    E0l _--  
    *:hy Y!x  
    :%X Ls,  
    4.建模任务:期望输出光场 idc4Cf+4  
    ,gx)w^WTm  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): qlsQ|/'D  
    0CAa^Q^w  
    • FWHM-直径:0.5mm bw4oLu?  
    • 边缘宽度:50um Ug%_@t/?  
    • 效率:>95% sL^yB  
    • 信噪比(SNR):>30dB / T c=  
    • 杂散光:<5% e3[:D5  
    l7}g^\I  
    u0o'K9.r  
    ~DF:lqwWP  
    5.设计方案 gTf|^?vd  
    b-^p1{A0zW  
    • 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)。 x/fX`y|(}*  
    • 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)。 #{J,kcxS  
    ,h]o>  
    :t("L-GPW  
    O(Jj|Z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 'gMfN  
    39i9wrP  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ;#/@+4@a&  
    • 用户必须输入所需的信息 Nw_@A8-r  
    - 入射场 e [h8}F  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) J^#:qk  
    - 系统参数 K=::)/{P  
    - 制造条件 NAC_pM&B  
    d3Mva,bw<  
    YwEpy(}hJm  
    7, } $u  
    7.设计过程 (2ot5x}`j  
    21X`h3+=  
    1T&Rc4$Sn7  
    9pn>-1NJ  
    #N(= 3Cj  
    !|hoYU>@2L  
    设计和优化过程由两步完成: S0,R_d')  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 zET^T5>:  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 yF}OfK?0f  
    s9;#!7ms  
    8.系统模拟 `3H4Ajzcc  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 & F:IIo7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 BF*kb2"GZ6  
    • 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。 ]B"'}%>ez  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 -&x2&WE'  
    } "vW4   
    >zsid:  
    )~4II.`%^  
    9. 初始几何光学设计的结果 ,j;m!V  
    ,u }XW V  
    @bM2{Rh:  
    6*4's5>?D  
    感兴趣的优化函数 Va,<3z%O<  
    • 效率满足(>95%) `e9$,h|4  
    • 信噪比不满足(<30db) Q$& sTM  
    • 杂散光不满足(>5% Wt)Drv{@ {  
    ]V %.I_  
    {2/LRPT  
    qPB8O1fyU  
    10. 后续IFTA优化后的结果 {,*"3O:\:  
           D']ZlB 'K  
    =PRx?q`d  
    ur :i)~wXn  
    {Q+gZcu  
    +iRq8aS_  
    感兴趣的优化函数 #-pc}Y|<  
    • 效率满足(>95%) t+5E#!y  
    • 信噪比满足(<30db) !d<"nx[2`  
    • 杂散光满足(<5%) 2*(Z==XC7  
    REZJ}%}/  
    11.总结 [: xiZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ~/mw x8~  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 : ^ 8  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 *~m+Nc`D,N  
    • 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。 '9c2Q/  
    • 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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