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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。 hvc%6A\nm  
    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。 ]yR0"<W^xO  
    lDBn3U&z>  
    2.模拟任务 k{{iF  
    Ng;K-WB\  
    DOE: Stq [[S5P  
    相位型衍射 !;[cm|<E  
    光束整形器 QvPG 6A]T  
    直径:2mmx2mm vmV<PK-  
    形状:圆形 T~*L [*F0  
    相位级次:16 WJB/X"J  
    Ru1I,QvCj"  
    W0++q=F  
    3.建模任务:入射光场 zmREzP#X  
    \|OW`7Q)k  
    高斯准直激光光束的光束参数 g91X*$`]  
    e~wuoE:M3  
    波长:632.8nm X={n9*Sd8  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm }!^/<|$=  
    ZO`{t1   
    _t9@ vVQ  
     :RYh@.  
    4.建模任务:期望输出光场 |C MKY  
    =z=$S]qN  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 3A~53W$M  
    .6@qU}  
    • FWHM-直径:0.5mm 01 UEd8  
    • 边缘宽度:50um d#?.G3YmK  
    • 效率:>95% 0cd`. ZF  
    • 信噪比(SNR):>30dB )^G&p[G  
    • 杂散光:<5%  P[l?  
    L`fDc  
    #U46Au  
    @M:Uf7  
    5.设计方案 ` 0YI?$G1  
    ws{2 0  
    • 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)。 yNw YP%"y  
    • 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)。 ddf# c,SQ  
    /& qN yo  
    h4j{44MT  
    $m.e}`7SF!  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 N*k`'T  
    FwdRM)1)  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ( TQx3DGq  
    • 用户必须输入所需的信息 hXvg<Rf  
    - 入射场 UR/l M,N;  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) "y%S.ipWG  
    - 系统参数 ^'UJ&UfX  
    - 制造条件 ,]OL[m  
    fgb%SIi?  
    ]cz*k/*0  
    n1X.]|6'  
    7.设计过程 kW'xuZ&  
    uC _&?  
    FfDe&/,/  
     X,zqI  
    pa7Iz^i  
    ;ew3^i.du  
    设计和优化过程由两步完成: :RJ=f  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 E1atXx  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 +1K9R\  
    Ab]`*h\U  
    8.系统模拟 a0vg%Z@!  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 $1Lm=2;U  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 OygR5s +  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 H.8f-c-4we  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 g3p*OYf  
    %fS__Tb#u  
    f0 ;Fokt(  
    [Rz9Di ;  
    9. 初始几何光学设计的结果 rt\i@}  
    -y8?"WB(b  
    =:T pH>f*  
    sqAZjfy@  
    感兴趣的优化函数 YTiXU Oj  
    • 效率满足(>95%) P= e3f(M2  
    • 信噪比不满足(<30db) V!eq)L  
    • 杂散光不满足(>5% ,S|v>i, @  
    <2cl1Fb  
    8vhg{L..  
    TFX*kk &R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ])dq4\Bw  
           J|DID+M  
    JEF2fro:Z  
    5jj<sj!S  
    80X #V  
    !n<vN@V*3d  
    感兴趣的优化函数 '\I.P  
    • 效率满足(>95%) [B}$U|V0  
    • 信噪比满足(<30db) l]BIFZ~  
    • 杂散光满足(<5%) p[E}:kak_-  
    lyBae?%&  
    11.总结 ?8cgQf$  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ?v]EXV3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 gO0X-fN8  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 (Rqn)<<2  
    • 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。 ar-N4+!@  
    • 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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