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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。 8YQuq.(>a  
    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。 oT):#,s  
    vKG\8+  
    2.模拟任务 %S^hqC  
    bGH#s {'5  
    DOE: !%,7*F(  
    相位型衍射 \D?'.Wo%  
    光束整形器 |(3 y09  
    直径:2mmx2mm 6iyl8uL0J  
    形状:圆形 -[L\:'Gp5  
    相位级次:16 @%Ld\8vdfJ  
    iY,C0=n5Y  
    rMDvnF  
    3.建模任务:入射光场 6:#o0OeBP  
    T>& q8'lD  
    高斯准直激光光束的光束参数 0Idek  
    z3tx]Ade  
    波长:632.8nm My8d%GfM  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm 4d@yAr}  
    Y,)(Q  
    @(sz"  
    lPR=C0h}@  
    4.建模任务:期望输出光场 3\XNOJH  
    w*VN =  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): L/tpT?$fi  
    sm/a L^4  
    • FWHM-直径:0.5mm f,TW|Y'{g  
    • 边缘宽度:50um AOR?2u  
    • 效率:>95% L7C ;l,ot  
    • 信噪比(SNR):>30dB ?'MkaG0g  
    • 杂散光:<5% x.+T65X~4  
    .`OU\LA  
    UA6id|G  
    @Z~YFnEJi  
    5.设计方案 >&PM'k  
    2LtDS?)@  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 c4tw)O-X  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 1!v{#w{u7  
    mAW.p=;  
    b w P=f.  
    PEf yHf7`  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 w \b+OW  
    M}\h?s   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ~S8:xG+s  
    • 用户必须输入所需的信息 |U|>YA1[b  
    - 入射场 O k`}\NZL  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) eP-|3$  
    - 系统参数 {cXr!N^K  
    - 制造条件 ( eTrqI`  
    mJUM#ry  
    )zr*Ecz  
    7?Wte&C];p  
    7.设计过程 >@2<^&K`  
    |4df)  
    )^ah, ;(  
    xe!bfzU  
    d?fS#Ryb  
    :0J`4  
    设计和优化过程由两步完成: '=_(fa,  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 h9)S&Sk{s  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 &:  Q'X  
    M=^d  
    8.系统模拟 e(0OZ_w  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5#DMizv6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 o$No@~%v  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 `8!9Fp  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 ,s[%,ep`  
    :ppaq  
    ! ?g+'OM  
    |7|S>h^  
    9. 初始几何光学设计的结果 RA0;f'"`  
    bk0>f   
    ?M4o>T%p"  
    ]fM|cN8(zM  
    感兴趣的优化函数 E4 X6f  
    • 效率满足(>95%) =D`8,n [  
    • 信噪比不满足(<30db) = lo.LFV  
    • 杂散光不满足(>5% q1}!Okr"2  
    P<PZ4hNx  
    cC/h7o dY  
    sINQ?4_8T  
    10. 后续IFTA优化后的结果 xp^RAVXq`  
           < z<>E1ZLI  
    S{=5n R9j  
    c{M ,K  
    }S> 4.8  
    !d72f8@9  
    感兴趣的优化函数 |}=eY?iXo  
    • 效率满足(>95%) E %mEfj7  
    • 信噪比满足(<30db) .#( vx;  
    • 杂散光满足(<5%) 6 5g ovor  
    T\l`Y-vu  
    11.总结 _uIS[%4g  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 eEZgG=s  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 0AB a&'h  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 K\K& K~Z  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 0m_yW$w  
    • 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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