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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。 %-9?rOr  
    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。 9O(vh(C  
    aia`mO]  
    2.模拟任务 -_@zyF<G  
    uBpnfIe  
    DOE: DpD19)ouy  
    相位型衍射 Yf1&"WW4  
    光束整形器 E3..$x-/  
    直径:2mmx2mm 3an9Rb V  
    形状:圆形 X=C*PWa7  
    相位级次:16 Qc4r?7S<  
    ki|KtKAu_9  
    /Z3 Mlm{  
    3.建模任务:入射光场 6g fn5G  
    c_V^~hq  
    高斯准直激光光束的光束参数 zEM  c)  
    d `MTc  
    波长:632.8nm rF@njw@  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm D;?cf+6$  
    uX/K/4  
    stxei 6  
    _PPZ!r(  
    4.建模任务:期望输出光场 f%,Vplb  
    Y5mQY5u|  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): b@v_db]|t.  
    }xx"  
    • FWHM-直径:0.5mm "mk@p=d  
    • 边缘宽度:50um x."R_>  
    • 效率:>95% ;- 0 d2Z  
    • 信噪比(SNR):>30dB gWk?g^KJL  
    • 杂散光:<5% >b;o&E`\  
    4 H<.  
    {UeS_O>(  
    jm ORKX+)  
    5.设计方案 mV>l`&K=  
    W( 4Mvd  
    • 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)。 cMU"SO  
    • 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)。 s78MXS?py  
    [,bra8f[C  
    !l(D0 C  
    uqotVil,  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 hr@kU x  
    ?2(5 2?cJ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4 EE7gkM5  
    • 用户必须输入所需的信息 B}(r>8?dm  
    - 入射场 ?td`*n~,  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 8(zE^W,[8"  
    - 系统参数 8l.bT|#O  
    - 制造条件 IgIM8"N  
    OA7YWk<K  
    V?L8BRnV  
    1a gNwFd~  
    7.设计过程 11^.oa+`  
    8P?p  
    (-D^_*f  
    {{r.?m#{  
    En9>onJ  
    h}y]Pt?  
    设计和优化过程由两步完成: Q]{ `m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 wi/qI(O!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 Yi?v |H<a  
    41v#|%\w  
    8.系统模拟 rD;R9b"J  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]*Cq'<h$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `nCVO;B  
    • 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。 f6,?Yex8B  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 diWi0@  
    fi~jT"_CI  
    yU"lJ>Eh}}  
    [xdi.6 %  
    9. 初始几何光学设计的结果 ?CD[jX}!  
    ^~1Z"kAnT  
    |SfCuV#g/<  
    } *jmW P  
    感兴趣的优化函数 Bwc_N.w?3  
    • 效率满足(>95%) ym8pB7E7%  
    • 信噪比不满足(<30db) `%/w0,0  
    • 杂散光不满足(>5% 1EMud,,:  
    Ya &\b 6  
    @~QI3)=s  
    *.6m,QqJ(  
    10. 后续IFTA优化后的结果 +-!2nk`"a  
           {%oxzdPc  
    t2(vtxrt  
    _+9o'<#u(  
    ES\=MO5a7  
    &0`i(l4]l  
    感兴趣的优化函数 7Ucq(,\./  
    • 效率满足(>95%) +a"f)4\  
    • 信噪比满足(<30db) E*x ct-m#  
    • 杂散光满足(<5%) 0V ZC7@  
    `^HK-t4q  
    11.总结 kIR/.Ij}  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 &;naaV_2T  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 CB0p2WS_  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 v~A*?WU;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。 9>@Vk vpY  
    • 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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