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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。 80_w_i+  
    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。 LiV&47e*>  
    86N,04  
    2.模拟任务 7=9>yba)^  
    zfv@<'  
    DOE: kY'Wf`y(  
    相位型衍射 FRZ]E)9Z]b  
    光束整形器 w5{l-Z  
    直径:2mmx2mm H$C*&p  
    形状:圆形 W. kcN,  
    相位级次:16 "n` z`{<n  
    Q,^/Lm|]k  
    )LIn1o_,  
    3.建模任务:入射光场 7/51_=%kR  
    u*;H$&  
    高斯准直激光光束的光束参数 NytTyk)  
    y|KQ`;  
    波长:632.8nm R"V90bCf  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm zMu9A|  
    2Kz$y JTp  
    ]6[+tpx  
    `dG;SM$T,  
    4.建模任务:期望输出光场 $zp|()_  
    uJ -$i  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): * 7Ov.v%  
    e4SS'0|  
    • FWHM-直径:0.5mm S-q"'5>  
    • 边缘宽度:50um Yq6 @R|u  
    • 效率:>95% ]!"w?-h Si  
    • 信噪比(SNR):>30dB ufIvvZ*  
    • 杂散光:<5% &BrFcXF  
    5rB>)p05[  
    c{I]!y^!  
    #jg-q|nd  
    5.设计方案 KFHZ3HZ:>  
    {+hABusq  
    • 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)。 <I34@;R c  
    • 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)。 >pLJ ,Z  
    8+}rm6Y+  
    r^}0 qO,XM  
    %p )"_q!ge  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 H Eq{TUTr  
    pXO09L/nv  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 h`\ $8 oV  
    • 用户必须输入所需的信息 vw;a L#PP  
    - 入射场 PHqg~q;*  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) qS @3:R  
    - 系统参数 MWA,3I\.  
    - 制造条件 %K|f,w=m  
    3`%E;?2  
    M-i3_H)  
    ajk}&`Wj"  
    7.设计过程 h>D;QY  
    n'V{  
    Slg *[r#  
    JS^DyBXc  
    r YKGX?y  
    >P~*@>e  
    设计和优化过程由两步完成: ?8H{AuLB  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 g]: [^p  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 M9R'ONYAa  
    wB0vpt5f  
    8.系统模拟 81:%Z&?vRl  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 V sl,u  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S._2..%G  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 z6@8IszU  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 v:4j 3J$z  
    !;,\HvEZYw  
    }6-olVg  
    NT 5=%X]  
    9. 初始几何光学设计的结果 +S0aA Wal  
    U[x$QG6m!  
    iKrk?B<  
    U~?VN!<x[  
    感兴趣的优化函数 Q&r. wV|  
    • 效率满足(>95%) V/2NIh  
    • 信噪比不满足(<30db) ,Kj>F2{  
    • 杂散光不满足(>5% JH]S'5X8K  
    PY7H0\S)  
    bl a`B=r  
    x6R M)rr  
    10. 后续IFTA优化后的结果 e`g+Jf`AT  
           ?j/FYi  
    )m;*d7l~p  
    7ihcjyXB  
    o{#aF=`{  
    46D`h!7L  
    感兴趣的优化函数 ) dk|S\  
    • 效率满足(>95%) vO2WZ7E!  
    • 信噪比满足(<30db) <`pNdy4  
    • 杂散光满足(<5%) . KLEx]f.  
    |3e+ K.  
    11.总结  ?{"r(  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 f4P({V  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <<?32r~  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 J";N^OR{A%  
    • 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。 hJ`Gu7  
    • 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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