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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。 ) YwEl72c  
    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。 3'6 UvAXFH  
    Sn'!Nq>  
    2.模拟任务 bWb/>hI8 Q  
    j+-`P5  
    DOE: WzR)R9x]  
    相位型衍射 v4E=)?  
    光束整形器 'xai5X  
    直径:2mmx2mm n2-+.9cY  
    形状:圆形 rxol7"2l  
    相位级次:16 2uT6M%OC  
    t>%b[(a  
    3}phg  
    3.建模任务:入射光场 z8S]FpM6  
    `EMGrw_  
    高斯准直激光光束的光束参数 Jia@HrLR  
    )S4ga  
    波长:632.8nm a""9%./B  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm GwDOxH'  
    saZK+kD4I  
    mYJ8O$  
    JBw2#ry  
    4.建模任务:期望输出光场 ?P|z,n{  
    52# *{q}  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): '>1M~B  
    fX,O9d$  
    • FWHM-直径:0.5mm /<[_V/g[t?  
    • 边缘宽度:50um &@|? %  
    • 效率:>95% [ywF!#'){  
    • 信噪比(SNR):>30dB X#0yOSR  
    • 杂散光:<5% "38<14V  
    MW +DqT.h  
    * Uy>F[%@  
    ^)Y3V-@t  
    5.设计方案 }D)eS |B  
    Yyd}>+|<,  
    • 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)。 Zp_j\B  
    • 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)。 {U3jJ#K  
    0^J%&1aIc  
    5z3WRg  
    KgD$P(J:[  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 x~Z7p)D_<  
    zCA8}](C^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?uTuO  
    • 用户必须输入所需的信息 [-Y~g%M  
    - 入射场 e'G3\h}#  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) #2Q%sE?  
    - 系统参数 B$s6|~  
    - 制造条件 BIx*(  
    hV`?, ~K  
    x2I|iA=  
    twldwuN  
    7.设计过程 t W   
    "3Dnp?gB  
    og+Vrd  
    ?Y\WSI?i  
    VY~*QF~P  
    6z~ [Ay  
    设计和优化过程由两步完成: Z(4/;v <CT  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 p\'X%R  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 RmKbnS $*q  
    /#_[{lSr?  
    8.系统模拟 k8}'@w  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 JDnWBEV  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 p.4Sgeh#  
    • 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。 ~KGE(o4p  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 u|ihUE!h  
    *)\y52z  
    y}U'8*,  
    (1er?4  
    9. 初始几何光学设计的结果 loq2+(  
    at*DYZBjDB  
    v/]xdP^Z  
    #|:q"l9  
    感兴趣的优化函数 yl' IL#n]r  
    • 效率满足(>95%) 066\zAPdH  
    • 信噪比不满足(<30db) !.@:t`w  
    • 杂散光不满足(>5% ,e`n2)  
    !VG ]~lc  
    g;o5m}  
    n~w[ajC/  
    10. 后续IFTA优化后的结果 bccf4EyQ Y  
           c(3idO*R)  
    <Z~Nz>'r  
    Z>1yLt@ls  
    1)N#  
    |P9)*~\5  
    感兴趣的优化函数 )r*F.m{&:  
    • 效率满足(>95%) 5PpS/I:on  
    • 信噪比满足(<30db) %_5?/H@%3z  
    • 杂散光满足(<5%) m9 D*I1  
     mSFA i  
    11.总结 5X]f}6kT  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 brCL"g|}  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 mv*M2NuhT  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 }.=wQ_  
    • 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。 Je'%EJ  
    • 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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