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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。 }z2K"eGt  
    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。 e?dR'*-z  
    W1UqvaR  
    2.模拟任务 4rNuAK`2  
    e73zpF  
    DOE: rVnolA*%  
    相位型衍射 :?7^STc  
    光束整形器 E%)3{# .z  
    直径:2mmx2mm `mKK1x  
    形状:圆形 |C\XU5}  
    相位级次:16 5VlF\-  
    x]:B3_qR  
    rE.z.r"O  
    3.建模任务:入射光场 qTnk>g_oS&  
    T- lHlm  
    高斯准直激光光束的光束参数 [2zS@p  
    Eb\SK"8  
    波长:632.8nm F#7A6|  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm P Z+Rz1x  
    0I>[rxal  
    Uj~ :| ?Wz  
    0S>U_#-  
    4.建模任务:期望输出光场 s|C4Jy_  
    j}$Q`7-wB1  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): .^uYr^( |[  
    QdP)-Fx  
    • FWHM-直径:0.5mm n )>nfnh  
    • 边缘宽度:50um  /w(t=Y  
    • 效率:>95% k+Ay^i}s.  
    • 信噪比(SNR):>30dB >)iCKx  
    • 杂散光:<5% ,"4  
    `T$CUlt6  
    GvD{I;  
    N >+L?C  
    5.设计方案 wqf^n-Ze  
    e/V8lo  
    • 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)。 -8,lXrH  
    • 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&\ 6SK/  
    #5W-*?H  
    ] _P!+5]<  
    dK?vg@|'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 q|wwfPez7  
    G+f@m,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 u6u1>  
    • 用户必须输入所需的信息 ,;-55|o\V  
    - 入射场 9\W }p\c  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) EU-=\Y  
    - 系统参数 hKYA5]  
    - 制造条件  -!z,t7!  
    uE{nnNZy  
    Z,m;eCLG]  
    @-Js)zcl q  
    7.设计过程 'Ijjk`d&c  
    YDr/Cw>J  
    Z2u5n`K  
    y%x2  
    3xGk@ 333  
    N_"mC^Vx  
    设计和优化过程由两步完成: 5//.q;z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 L|[ 0&u!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 F82_#|kpS  
    d*xKq"+ &E  
    8.系统模拟 |0$wRl+kN  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Fi^Q]9.@{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 !mLY W  
    • 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。 Lg[_9 `\  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 Z6I^HG{:  
    3<nd;@:-  
    #(G#O1+  
    Q(Dp116  
    9. 初始几何光学设计的结果 F&om^G'U  
    >>C(y?g  
    H%:~&_D  
    sOBy)vq?\  
    感兴趣的优化函数 Z@I.socA  
    • 效率满足(>95%) A<zSh }eh6  
    • 信噪比不满足(<30db) OK}+:Y  
    • 杂散光不满足(>5% `kd P)lI `  
    `_{^&W WS  
    b{o%`B*  
    "`AIU}[_I  
    10. 后续IFTA优化后的结果 vUXas*s4  
           tOK lCc  
    ;nbUbRb  
    7VdG6`TDR  
    aa1^cw 5}  
    W/m,qilQI  
    感兴趣的优化函数 _f8<t=R  
    • 效率满足(>95%) \*0ow`|K  
    • 信噪比满足(<30db) e!67Na0X(  
    • 杂散光满足(<5%) hi I`ot  
    (@H'7,  
    11.总结 )kSE5|:pi  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 C"I:^&sL  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Vb`m3  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 Gmi w(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。 "+2Hde1  
    • 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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