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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。 uERc\TZ  
    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。 x]y~KbdeB  
    1S.nqOfx  
    2.模拟任务 ZL1[Khr,s  
    U&`M G1uHe  
    DOE: 6"jq/Pu  
    相位型衍射 q'K=Ly+  
    光束整形器 lv$tp,+  
    直径:2mmx2mm z4{|?0=C  
    形状:圆形 f>p;Jh{2fn  
    相位级次:16 #1V vK  
    5^0W\  
    WnUYZ_+e!  
    3.建模任务:入射光场 Bz7T1B&to  
    9.1%T06$  
    高斯准直激光光束的光束参数 RUO,tB|(_;  
    \ J9@p  
    波长:632.8nm Y}nE/bmx&9  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm `;QpPSw+  
    8LR_K]\  
    g%RL9-z  
    a8Ci 7<V  
    4.建模任务:期望输出光场 roW8 4x  
    E(TL+o  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): :[\}Hn=  
    ;uDH&3W  
    • FWHM-直径:0.5mm .rN 5A+By`  
    • 边缘宽度:50um ;t"#7\  
    • 效率:>95% MlS<txFPS  
    • 信噪比(SNR):>30dB oryoGy=(yk  
    • 杂散光:<5% ^U:pv0Qz  
    tR0o6s@v/<  
    QXgh[9w G  
    3{]i|1&j  
    5.设计方案 mv<z%y?Oj  
    8n);NZ  
    • 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)。 ^aXyho  
    • 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)。 ha3 Qx  
    &m+s5  
    pS*vwYA  
    b/5;377_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 b_\aSEaTT  
    )Q 6R6xW  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 LuR.;TiW  
    • 用户必须输入所需的信息 *9?-JBT&F  
    - 入射场 e)7[weGN  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) n1.]5c3p  
    - 系统参数 ZqS'xN :k  
    - 制造条件 . (Q;EF`_U  
    nmS3  
    0=L:8&m  
    TQ>kmHWf/  
    7.设计过程 }UQBaqDH  
    :m^eNS6:  
    QfT&y &  
    T4o}5sq}S  
    I)Lg=n$  
    }T4"#'`  
    设计和优化过程由两步完成: MP;7 u%   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 O<."C=1~E  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 lj'c0k8  
    /Q})%j1S0  
    8.系统模拟 )k <ON~x  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >Y)jt*vQ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 yxLGseD  
    • 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。 VX2bC(E'%  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 1ciP+->$  
    t<~riFs]  
    552c4h/T  
    T3%yV*F,  
    9. 初始几何光学设计的结果 2vu"PeU9  
    pbR84g^p.S  
    ;:8_H0X'K  
    Lt|k}p@]  
    感兴趣的优化函数 SYeCz(H>d  
    • 效率满足(>95%) WLv( K_3Y  
    • 信噪比不满足(<30db) jO<K0c c  
    • 杂散光不满足(>5% +%$!sp?  
    n=L;(jp<j  
    p,$1%/m  
    rsOon2|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =>4>Z_q  
           )Xl/|YD  
    }!lLA4XRr  
    KX[_eO L  
    j}#48{  
    @,pO%,E6  
    感兴趣的优化函数 M+ 8!#n  
    • 效率满足(>95%) Yf7n0Etd,  
    • 信噪比满足(<30db) dkLc"$( O  
    • 杂散光满足(<5%) Rfeiv  
    `f8{ ^Rau  
    11.总结 )=[K$>0k  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 #O\4XZ,Lv  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 9 qqy(H  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 (ZT*EFhb(  
    • 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。 6V*@ {  
    • 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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