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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。 CK* * RZ  
    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。 )XI[hVUA  
    V^~RDOSy7n  
    2.模拟任务 q? ,PFvs"  
    ;\MWxh,K  
    DOE: /Vlc8G  
    相位型衍射 1ni+)p>]  
    光束整形器 K;K0D@>]HR  
    直径:2mmx2mm ;Iu _*U9)  
    形状:圆形 0b&# w  
    相位级次:16 Pwh}hG1s a  
    dwj?;  
     *7m lH  
    3.建模任务:入射光场 )>a~%~:  
    xATx2*@X2  
    高斯准直激光光束的光束参数 E0HqXd?  
    ["Zvwes#7  
    波长:632.8nm FW]tDGJOw  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm /A_:`MAZ  
    R >xd*A  
    U%3N=M  
    m^X51,+<  
    4.建模任务:期望输出光场 IQqUFP$8g  
    5K vp%   
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): tBo\R?YRs  
    y6(PG:L  
    • FWHM-直径:0.5mm h5?^MRZS  
    • 边缘宽度:50um a~}q]o?j  
    • 效率:>95% $5nMD=   
    • 信噪比(SNR):>30dB  ?kjQ_K  
    • 杂散光:<5% jIh1)*]054  
    r$jWjb  
    1U\ap{z@  
    {16a P  
    5.设计方案 >$Y/B=e  
    ZL|aB886  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 Bdo{zv&A  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 eORXyh\K  
    Pnytox  
    IjI'Hx  
    0U42QEG2  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 q,v<:sS9T  
    3%v)!dTa<^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 GDu^P+^  
    • 用户必须输入所需的信息 _p$/.~Xo9  
    - 入射场 cILS  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) =Rd`"]Mnfb  
    - 系统参数 2|pTw5z~  
    - 制造条件 0`/G(ukO  
    p fc6;K:d  
    fWHvVyQ.  
    ~yv7[`+Tgg  
    7.设计过程 %;`Kd}CO  
    91OxUVd  
    b6k`R4S3  
    b.*LmSX#  
    sXVl4!=l6  
    O|Uz)Y94  
    设计和优化过程由两步完成: (p]FI#y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 "vGh/sXW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 }`R,C~-|^  
    la[ pA  
    8.系统模拟 G,C`+1$*  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?(ORk|)kU  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 qu B[S)2}  
    • 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。 7F<{ Qn  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 $dfc@Fn^x  
    !y_FbJ8KC  
    Po?MTA  
    ,gV#x7IW  
    9. 初始几何光学设计的结果 }`=7%b`-?  
    L0w6K0J4  
    Wf c/?{  
    Vh-8pF t  
    感兴趣的优化函数 St5;X&Q  
    • 效率满足(>95%) *\ii +f-  
    • 信噪比不满足(<30db) CPB{eQeDuv  
    • 杂散光不满足(>5% - 2)k!5X=  
    |5u~L#P  
    !*]i3 ,{7v  
    99yWUC,  
    10. 后续IFTA优化后的结果 3IYFvq~  
           bPVk5G*ruP  
    ?:r?K|Ku  
    4cQP+n  
    JrcbJt  
    gC}}8( k  
    感兴趣的优化函数 E{ /, b)  
    • 效率满足(>95%)  X}(s(6  
    • 信噪比满足(<30db) >0HH#JW  
    • 杂散光满足(<5%) /&Q{B f  
    ] SJ#:7  
    11.总结 N7?]eD  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 HV%/baX]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 E2DfG^sGV  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 h,c*:  
    • 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。 Kq[4I[+R  
    • 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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