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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~-'*0  
    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。 OxtOd\0$  
    tpEI(9>  
    2.模拟任务 F3lw@b3])  
    #:|+XLL  
    DOE: <uk1?Q g  
    相位型衍射 {(#%N5%  
    光束整形器 Bo+DJizu  
    直径:2mmx2mm -MugnB6  
    形状:圆形 =!UR=Hq  
    相位级次:16 ).HDru-2  
    W85@v2b  
    C*te^3k>B  
    3.建模任务:入射光场 I.@hW>k  
    mNAY%Wn6k  
    高斯准直激光光束的光束参数 C4#rA.nF|  
    ;t> Z+O%  
    波长:632.8nm NHgjRP z"  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm NLe}Jqp  
    GOB(#vu  
    iH2n.M "  
    gbStAr.  
    4.建模任务:期望输出光场 W*:,m8wk  
    0g<K[mPr7  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ~; OYtz  
    4^' 3&vu  
    • FWHM-直径:0.5mm ^, i>'T  
    • 边缘宽度:50um %_aMl  
    • 效率:>95% Q_"\Q/=?Do  
    • 信噪比(SNR):>30dB z ggB$5  
    • 杂散光:<5% B 2 .q3T  
    /<3<. ~  
    v !Kw< fp|  
    PaCzr5!~f  
    5.设计方案 m:O(+Fl  
    sK=}E=  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 ]Lqt( c  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 &?p:3%;Dr  
    jN+N(pIi.o  
    =`C4qC _  
    Qc{RaMwD  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 cM&'[CI  
    E}Xka1 Bn  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 8Chu"PM%-J  
    • 用户必须输入所需的信息 V5GkP1L  
    - 入射场 MY nH2w]  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 6vf\R*D|A  
    - 系统参数 g#K'6VK{  
    - 制造条件 >1irSUj"~  
    \Z-2leL)j  
    k6?cP0I)5  
    9f}XRz  
    7.设计过程 b}zBn8l  
    fd8#Ng"1  
    N\1/JW+  
    M`,XyIn  
    P8gX CX!>U  
    vV`|!5x  
    设计和优化过程由两步完成: bYh9sO/l  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 g.#+z'l  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 -05U%l1e  
    {lzG*4?  
    8.系统模拟 a%J6f$A#  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 PG)_L.7rJ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 eE/%6g  
    • 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。 jlKGXD)Q[  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 9g?xlue#?  
    ]Bb7(JX  
    ._p""'Sa  
    R/<=mZ  
    9. 初始几何光学设计的结果 "gNK><  
    {%']w  
    VZA3IbK}  
    ]~a_d)  
    感兴趣的优化函数 Wc#:f 8dr  
    • 效率满足(>95%) f@:CyB GQ  
    • 信噪比不满足(<30db) {B yn{?w  
    • 杂散光不满足(>5% {.#zHL ;  
    %N~C vN@T  
    DB&SOe  
    {=At#*=A  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .:;fAJPf  
           a|N0(C  
    qCJ=Z  
    t,vTAq.))  
    Y%v P#>h  
    cq^sq1A:  
    感兴趣的优化函数 +|nsu4t,<  
    • 效率满足(>95%) d7bjbJwu  
    • 信噪比满足(<30db) ':;LrTc'K  
    • 杂散光满足(<5%) 4IGxI7~27#  
    ~440# kj<  
    11.总结 dV$!JTsd  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 g+Ph6W  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 K M]Wl_z  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 R/N<0!HZ  
    • 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。 [w%#<5h  
    • 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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