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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。 3HcduJntl  
    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。 Q1yXdw  
    EBL-+%J8  
    2.模拟任务 _4nm h0q4  
    `jOk6;Z[  
    DOE: !"RRw&0M  
    相位型衍射 !'[?cEog  
    光束整形器 >)diXe}j  
    直径:2mmx2mm }!Pty25j  
    形状:圆形 gxUa -R  
    相位级次:16 QT!>izgc U  
    ue+{djz[4  
    rx9y^E5T`;  
    3.建模任务:入射光场 u&TXN;I,p  
    nnT#S  
    高斯准直激光光束的光束参数 v#s*I/kw  
    +kE~OdZG  
    波长:632.8nm ]=i('|YG  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm :O&jm.2m  
    Eld[z{n"  
    88S:E7 $  
    1$C?+H  
    4.建模任务:期望输出光场 HIE8@Rv/3  
    j6k"%QHf  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): (.Ak*  
    3X DU(#  
    • FWHM-直径:0.5mm aMHC+R1X  
    • 边缘宽度:50um 1+7_L`SB  
    • 效率:>95% -$g~,dIwj  
    • 信噪比(SNR):>30dB T"X]@9g^-  
    • 杂散光:<5% 4]p#9`j  
    (=c,b9cb  
    @Y.r ,q  
    jC}HNiM78  
    5.设计方案 {n|Uf 5  
    &&LB0vH!J  
    • 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)。 ='qVwM['  
    • 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)。 I 2OQ  
    ' i5KRFy-  
    tk h *su  
    0QfDgDX  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;Sg.E 8  
    BgdUG:;&  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 EH M59s|B  
    • 用户必须输入所需的信息 ~&MDfpl  
    - 入射场 J#i7'9g  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) ln8NcAEx  
    - 系统参数 0} &/n>F  
    - 制造条件 Ac|dmu  
    OA\] |2 :  
    Lr8|S  
    T KAs@X,t  
    7.设计过程 OUGkam0UK  
    \.H9e/vU`  
    -D=Sj@G  
    C%]qK(9vvd  
    f`/('}t  
    hjFht+j1  
    设计和优化过程由两步完成: $)9|"q6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 SVn@q|N  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 kb/BE J  
    HOPy&Fp  
    8.系统模拟 VX8CEO  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |Z2"pV  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ceCO*m~  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 &Q}%b7  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 Y[}A4`  
    !P^Mo> "  
    4`:POu&  
    VzHrKI  
    9. 初始几何光学设计的结果 qs bo"29  
    m}RZ )c  
    6g" h}p\{S  
    NqOX);'L0  
    感兴趣的优化函数 !yrh50tD  
    • 效率满足(>95%) a`f@&A`z  
    • 信噪比不满足(<30db) dlCYdwP  
    • 杂散光不满足(>5% v;;3 K*c>  
    2; ,8 u  
    J!5b~8`v  
    _<sN54  
    10. 后续IFTA优化后的结果 o}/|"(K  
           DQXcf*R  
    h| wdx(4  
    Kn@#5MC rU  
    I{[Z  
    ^5TVm>F@3  
    感兴趣的优化函数 dz +Dk6"R  
    • 效率满足(>95%) HZ Wt>f  
    • 信噪比满足(<30db) 6z6\xkr  
    • 杂散光满足(<5%) URbB2 Bi  
    Q{950$ )L  
    11.总结 $^{#hYq)o  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 K#X/j'$^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 R*lq7n9  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 c};%VB  
    • 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。 mS![J69(  
    • 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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