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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 正序阅读 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。  @6YBK+"  
    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。 y }&4HrT&  
    Ih-3t*L  
    2.模拟任务 [[?[? V ,  
    Ld}(*-1i  
    DOE: UC+7-y,  
    相位型衍射 zJuRth)(,  
    光束整形器 2 ]DCF  
    直径:2mmx2mm &ap`}^8pM  
    形状:圆形 3:~l2KIP4  
    相位级次:16 <5ft6a2fQ  
    [Zt# c C+  
    "wF ?Hamz  
    3.建模任务:入射光场 PJK]t7vp  
    <nw <v9Z  
    高斯准直激光光束的光束参数 Q@e*$<3  
    .YjrV+om1  
    波长:632.8nm VM!-I8t  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm o!s%h!%L  
    Iu-'o  
    l~fh_IV1  
    oP=T6PX~l  
    4.建模任务:期望输出光场 J)$&z*!  
    $(KIB82&  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 3b|7[7}&  
    OK M\"A4  
    • FWHM-直径:0.5mm  `CA G8D  
    • 边缘宽度:50um jiwpDB&[  
    • 效率:>95% 4V228>9w  
    • 信噪比(SNR):>30dB A#Q0{z@H  
    • 杂散光:<5% Z:UgozdC  
    192.W+H<  
    ^sT +5M^  
    !@^y)v  
    5.设计方案 %\X P:  
    y$j1?7  
    • 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)。 5:*5j@/S  
    • 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)。 `z3|M#r\;  
    f[JI/H>  
    W+d 9cM=  
    d7W%zg\T  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 fuNl4BU  
    670J{b  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #$rf-E5g-K  
    • 用户必须输入所需的信息 Z7/vrME6  
    - 入射场 qa 6=W  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) ~@[(N]=q  
    - 系统参数 1-6gB@cvQ  
    - 制造条件 :SQDqG   
    \#\`!L[1  
    U;x1}eFT  
    0(Y%,q  
    7.设计过程 @9_nwf~X4  
    ?G4iOiyt  
    $xRo<,OV+  
    3E<aiGU  
    }iPo8Ra  
    nmD1C_&  
    设计和优化过程由两步完成: \g~ws9'~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 'v'` F*6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 PU^[HC*K  
    b(q$j/~ zb  
    8.系统模拟 F3r S6_  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %'{V%IXQ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 I$aXnd6)  
    • 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?* nuE  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 u{g]gA8s  
    * T JBPM,  
    {[Uti^)m%  
    "[awmZ:wo  
    9. 初始几何光学设计的结果 vn|TiZ  
    PzIy">plm  
    i'Y-V]->  
    @ \!KF*v  
    感兴趣的优化函数 W:`5nj]H9  
    • 效率满足(>95%) i'M^ez)u  
    • 信噪比不满足(<30db) jmRhAJV  
    • 杂散光不满足(>5% tW:W&|q  
    P7}t lHX  
    xM%H~(  
    {udrT"h  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ,"@w>WL<9  
           VKT@2HjNT`  
    C@ FxB[  
    IgLVn<5n  
    3sS=?q  
    TRSOO}  
    感兴趣的优化函数 d-hbvLn  
    • 效率满足(>95%) |)^clkuGX  
    • 信噪比满足(<30db) k |^vCZ<(x  
    • 杂散光满足(<5%) B:e.gtM5  
    40 A&#u9o  
    11.总结 CI IY|DI`l  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ''_,S,.a20  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 USE   
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 5_v5  
    • 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。 0o;k?4aP.c  
    • 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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