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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。 >W;i2%T  
    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。 @2mP  
    5-OvPTY`M  
    2.模拟任务 1@WGbORc*  
    FMn&2fH  
    DOE: /K^cU;E,  
    相位型衍射 #RF=a7&F  
    光束整形器 =(ZGaZ}  
    直径:2mmx2mm 3\{Sf /#  
    形状:圆形 pV7Gh`<y  
    相位级次:16 .H"hRYPC?  
    :3B\,inJ  
    H[D/Sz5`  
    3.建模任务:入射光场 /Uc*7Y5j  
    _#C}hwOR>X  
    高斯准直激光光束的光束参数 fDd!Mt  
    -?W@-*J  
    波长:632.8nm 6"7qZq  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm o$O,#^  
    h uJqqC  
    L?0l1P  
    jO 55<s94  
    4.建模任务:期望输出光场 qx)k1QY  
    -e~U u  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): "b 0cj  
    x/=j$oA  
    • FWHM-直径:0.5mm !)O$Q}'\  
    • 边缘宽度:50um 9HX+sB M  
    • 效率:>95% $T6Qg(p  
    • 信噪比(SNR):>30dB ?_aR-[XRg  
    • 杂散光:<5% mB{{o}'<u  
    vgj^-  
    sh ;uKzQ  
    6mdnEmFM]  
    5.设计方案 { ZX C%(u  
    >A&@Wp1  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 QCR-lxO1  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 k`TJ<Dv;  
    (fa?f tK  
    3J T3;O  
    n5.>;N.*  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 #-T.@a1X  
    1v&Fo2ML  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 FRFAWK<  
    • 用户必须输入所需的信息 cO,V8#H  
    - 入射场 'c&@~O;^d  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) L]d@D0.Z  
    - 系统参数 GYC&P]  
    - 制造条件 N-`;\  
    8[)]3K x  
    6;cY!  
    n=? 0g;1!  
    7.设计过程 A Vm{#^p[(  
    DYlvxF`  
    NRisr  
    ulf/C%t,R  
    >&QH{!(  
    t i^v%+r1  
    设计和优化过程由两步完成: *W12Rb2  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]M;6o@hq  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 UglG!1L  
    ~AanU1U<  
    8.系统模拟 HhmVV"g  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _AYC|R|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 c%@~%IGF  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 uxyTu2L7  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 liqR#<  
    [Cj}nld   
    rAWl0y_m  
    zN+* R;Ds  
    9. 初始几何光学设计的结果 3g [j%`k  
    ^}Qj}  
    &3Z. #*  
    H:-A; f!Z  
    感兴趣的优化函数 (\t_Hs::a  
    • 效率满足(>95%) P5>5ps"iU  
    • 信噪比不满足(<30db) ^ Wfgwmh  
    • 杂散光不满足(>5% `n`"g<K)Q  
    X@qk>/  
    /;&+ < }  
    1@^Ek8C  
    10. 后续IFTA优化后的结果 /%YiZ#  
           H [Lt%:r  
    ZBmXaP[9  
    a4( ?]ND~6  
    EeJqszmH  
    5 n+ e  
    感兴趣的优化函数 b"M`@';+  
    • 效率满足(>95%) s`=/fvf.  
    • 信噪比满足(<30db) #[a"%byTR  
    • 杂散光满足(<5%) ]hE +$sKd  
    /3Nb  
    11.总结 dHG  Io  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 Q_aqX(ig  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 N3gNOq&  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 %,,`N I{  
    • 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。 ZSPgci  
    • 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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