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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。 LCSJIt  
    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。 $}H,g}@0  
    /mn'9=ks  
    2.模拟任务 :@Ml-ZE  
    qnU`Q{  
    DOE: T#}"?A|  
    相位型衍射 2H1?f|0>  
    光束整形器 (F*y27_u  
    直径:2mmx2mm a3[,3  
    形状:圆形 /RF&@NJE5  
    相位级次:16 |/u,6`  
    E]pD p /D  
    wEl/s P  
    3.建模任务:入射光场 6anH#=(  
    F\<{:wu   
    高斯准直激光光束的光束参数 GCrsf  
    cVaGgP}\  
    波长:632.8nm !H zJ*  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm $%1oZ{&M  
    i@=(Y~tD`  
    rwpH9\GE  
    3'55!DE  
    4.建模任务:期望输出光场 ~qE:Nz0@  
    Rf!$n7& \  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): .sZ"|j9m  
    HC$}KoZkC  
    • FWHM-直径:0.5mm Q*9Y.W.8  
    • 边缘宽度:50um C5TC@w1*  
    • 效率:>95% dp }zG+  
    • 信噪比(SNR):>30dB }(#;{_  
    • 杂散光:<5% O}z-g&e.U  
    7! /+[G  
    w*7wSP  
    e'3y^Vg  
    5.设计方案 v|rBOv  
    R E9 `T  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 !!)NER-dv  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 X(;W Y^i!  
    =GC,1WVEqV  
    4=l$wg~;  
    mfk^t`w_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 gAK"ShOhG=  
    5?>ES*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 nCLEAe$W\=  
    • 用户必须输入所需的信息 WS\Ir-B  
    - 入射场 I$ ?.9&.&  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) ,a ":/ /[  
    - 系统参数 "BC;zH:  
    - 制造条件 0>ce~KU  
    ? RI D4xu!  
    TV?MB(mN  
    Eu[/* t+l  
    7.设计过程 "|/Q5 *L  
    {Lsl2@22  
    E_#?;l>  
    n"Wlfd0  
    a-NicjV#  
    Am"&ApK  
    设计和优化过程由两步完成: 8Q73h/3  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !WTL:dk  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 2CV?cm  
    ;e W\41w  
    8.系统模拟 |Zdl[|kX  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #l!nBY~  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 pL ,l  
    • 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。 {n(/ c33  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 h*\u0yD)  
    [$ z-  
    ~P'i /*:  
    eaDG7+iS  
    9. 初始几何光学设计的结果 rXq{WS`  
    <sls1,  
    ">vi=Tr  
    /Edq[5Ah  
    感兴趣的优化函数 Dv~jVIXu  
    • 效率满足(>95%) JgBC:t^\pV  
    • 信噪比不满足(<30db) -[[( Zx  
    • 杂散光不满足(>5% ~re~Ys  
    $t0JfDd6Ky  
    k&17 (Tv$  
    sEi9<$~R@0  
    10. 后续IFTA优化后的结果 22 feYm|  
           JB'XH~4H  
    l_Zx'm  
    #Sg"/Cc  
    \85~~v@  
    .sD=k3d  
    感兴趣的优化函数 9T0g%&  
    • 效率满足(>95%) \r"gqv)^  
    • 信噪比满足(<30db) zpZfsn!  
    • 杂散光满足(<5%) eg24.W9c  
    L2OR<3*|Av  
    11.总结 .AZwVP<  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 t8`wO+4@  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 =Q*3\ )7  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 G=|~SYz  
    • 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。 fg4mP_  
    • 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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