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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。 82@;.%  
    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。 DRmh(T  
    f@. Q%+!4  
    2.模拟任务 Fp|rMq  
    Y;/=3T7An  
    DOE: -m x3^  
    相位型衍射 - 5-SlQu  
    光束整形器 S>ylAU;N  
    直径:2mmx2mm :#&U95EC0  
    形状:圆形 %ucmJ-< y#  
    相位级次:16 b8b PK<  
    :PjUl  
    ;|$]Qq  
    3.建模任务:入射光场 %},S#5L3  
    sp |y/r#  
    高斯准直激光光束的光束参数 9q ,Jq B  
    JpHsQ8<  
    波长:632.8nm !\k#{ 1[!  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm sxQ,x/O  
    4[EO[x4C  
    hjp?/i%TQ  
    eS# 0-  
    4.建模任务:期望输出光场 {^19.F  
    #]\G*>{  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): uxJiec`&  
    PM?Ri^55<L  
    • FWHM-直径:0.5mm VflPNzixb!  
    • 边缘宽度:50um 7Caap/L:  
    • 效率:>95% Nm:<rI,^  
    • 信噪比(SNR):>30dB :)V0zHo&(  
    • 杂散光:<5% %Ja{IWz9L  
    |(w#NE5  
     F-\8f(\  
    /t6u"I~  
    5.设计方案 P;91C'T-x  
    Q c< O; #  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 jxOVH+?l%  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 ?}Ptb&Vk(  
    *M!YQ<7G^d  
    vc1GmB  
    {kO:HhUg  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 S@2Jj>3D?  
    cZ2, u,4  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 "=TTsxyM6P  
    • 用户必须输入所需的信息 #w?%&,Kp  
    - 入射场 A(sx5Ynp  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) jJQfCOD$  
    - 系统参数 { rJF)\2  
    - 制造条件 :;u]Y7  
    aeLo;!Jh  
    Ytnr$*5.  
    q9z!g/,d/  
    7.设计过程 0$h$7'a  
    Y~ ?YA/.x  
    kT=|tQ@  
    WG=r? xE  
    @y2Bq['  
    soK_l|z:J  
    设计和优化过程由两步完成: 7n/I'r  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 t4W0~7   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 |2` $g  
    Z"nuO\zH~  
    8.系统模拟 1ucUnNkcV  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `l40awGCz  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /FZ )ej\  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 1,D ^,  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 u"$HWB~@z  
    s"!}=k X  
    BnY|t2r  
    znpZ0O\!  
    9. 初始几何光学设计的结果 cDol o1*  
    aVL%-Il}  
    D4S?b ZFHo  
    3nGK674;z  
    感兴趣的优化函数 #`wfl9tj  
    • 效率满足(>95%) 5]ob;tAm  
    • 信噪比不满足(<30db) 4nXS9RiF2  
    • 杂散光不满足(>5% l),13"?C(  
    hpKc_|un  
    S(s~4(o>8  
    _ L6>4  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Q%d[ U4@  
           U.jMK{  
    [NDYJ'VGe  
    ,fL e%RP  
    *M5C*}dl  
    ZI]K+jza  
    感兴趣的优化函数 oK[,xqyA  
    • 效率满足(>95%) o : DnZN  
    • 信噪比满足(<30db) AU\!5+RDB  
    • 杂散光满足(<5%) \"j1fAD!  
    1S@k=EKM  
    11.总结 \dbtd hT;Z  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 IMEoov-x  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !9Xex?et  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 f 8U;T$)  
    • 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。 '*.};t~;"d  
    • 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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