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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。 1}9@aKM  
    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。 ,xNuc$8Jd  
    MAhcwmZNy  
    2.模拟任务 EI]NOG 0  
    HA>b'lqBM  
    DOE: (eSa{C\  
    相位型衍射 _"=Yj3?G%  
    光束整形器 ^b'|`R+~}  
    直径:2mmx2mm ]7Tjt A.\q  
    形状:圆形 ]V?\Qv/.=  
    相位级次:16 rk{DrbRx  
    YX,y7Uhn  
    rm<(6zY  
    3.建模任务:入射光场 pGh2 4E  
    /`3< @{D  
    高斯准直激光光束的光束参数 <T{PuS1<o  
    3S ,D~L^  
    波长:632.8nm g*TAaUs|n  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm Av]<[ F/  
    L+bU~N,+A  
    t(}\D]mj  
    '*|Wi}0R  
    4.建模任务:期望输出光场 Z25^+)uf*U  
    Ag^Cb'3X  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): #toKT_  
    nJNdq`y2  
    • FWHM-直径:0.5mm LS*^TA(I[  
    • 边缘宽度:50um  k/ls!e?  
    • 效率:>95% ?dY}xE  
    • 信噪比(SNR):>30dB y7txIe!<5  
    • 杂散光:<5% 22)2o lU  
    UF3WpA  
    $d'GCzYvZ  
    T]Pp\6ff  
    5.设计方案 I MpEp}7  
    |W<wPmW_{+  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 fE8/tx](  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 y4^6I$M7V  
    Tj$D:xKf)  
    /{#1w\  
    "WV]| TS"]  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 a`|&rggN  
    bzz=8n  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 FhVi|V a  
    • 用户必须输入所需的信息 wK!4:]rhG  
    - 入射场 < {$zOF}  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) Xkk m~sM6  
    - 系统参数 Ox#%Dm2  
    - 制造条件 m_wBRan  
    n(\5Z&  
    E=+v1\t)]  
    ]#z^G  
    7.设计过程 UJ3l8 %/`k  
    ov.7FZ+  
    fH-V!QYGF  
    e p* (  
    D7T(B=S6  
    p)NhV  
    设计和优化过程由两步完成: why;1z>V  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |#fqHON  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 [Dni>2@0  
    j?K]0j;  
    8.系统模拟 ()i8 Qepo}  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 OsAH!e  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 jl YnV/ ]  
    • 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。 A8Tq2]"* S  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 #0V$KC*>  
    B/hL  
    yu"enA  
    {p@uH<)  
    9. 初始几何光学设计的结果 ~vgm; O  
    8(J&_7u  
    KAH9?zI)M  
    H}5zKv.T  
    感兴趣的优化函数 U2l7@uDr;  
    • 效率满足(>95%) AC :cV='  
    • 信噪比不满足(<30db) m08:EX P  
    • 杂散光不满足(>5% z'OY6  
    :\[W]  
    ;dgxeP;mp  
    c~bi ~ f  
    10. 后续IFTA优化后的结果 sJu^deX  
           / V}>v  
    4 qMO@E_  
    ,*ZdM w!  
    A82Bn|J  
    ,5J-C!C  
    感兴趣的优化函数 SUwSZ@l^|  
    • 效率满足(>95%) s8 S[w   
    • 信噪比满足(<30db) xLhN3#^m  
    • 杂散光满足(<5%) ,w&8 &wj  
    c@H:?s!0R  
    11.总结 KKpO<TO  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 [ aC7  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 FrXFm+8 F  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 R+,eXjz"  
    • 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。 G&8)5d[  
    • 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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