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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。 bir tA{q  
    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。 6mrfkYK  
    AQBr{^inH|  
    2.模拟任务 <CP't[  
    ~o ;*{ Q  
    DOE: l&Fx< W  
    相位型衍射 e3&.RrA  
    光束整形器 $/i;UUd  
    直径:2mmx2mm 'UCF2 L  
    形状:圆形 =dC5q{  
    相位级次:16 +QrbW  
    {u7_<G7  
    &_6B{Q  
    3.建模任务:入射光场 g|3FJA/  
    bO{wQ1)Z_  
    高斯准直激光光束的光束参数 .!Q[kn0a  
    rUF= uO(  
    波长:632.8nm 9%uJ:c?  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm my3W[3#  
    {,m W7  
    d 'wWj  
    EEp,Z`  
    4.建模任务:期望输出光场 a_(vpD^  
    Jqi^Z*PuX  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): :] +D+[c)  
    oxm3R8 S  
    • FWHM-直径:0.5mm ;-sF%c  
    • 边缘宽度:50um UG9 Ha  
    • 效率:>95% <N;HB&mr  
    • 信噪比(SNR):>30dB ;i&'va$  
    • 杂散光:<5% C}GOwvAL>  
    Ih0kd i  
    {7X80KI  
    '%9e8C|  
    5.设计方案 *9Nq^+  
    ]^^mJt.Iv  
    • 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)。 a2un[$Jq`  
    • 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)。 1vBXO bk  
    y| %rW  
    &P{[22dQ  
    MkG*6A  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 n P4DHb&5  
    S2fBZ=V8  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ) >SU J^u  
    • 用户必须输入所需的信息 &<sDbN S  
    - 入射场 t1YVE%`w  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) * 7 o(  
    - 系统参数 t|aBe7t7  
    - 制造条件 It@.U|  
    e[7n`ka '  
    +H~})PeQ  
    "V;M,/Q|  
    7.设计过程 q>*+.~  
     + >oA@z  
    !8U\GR `  
    q~=]_PMP  
    50.cMms  
    .5zqpm  
    设计和优化过程由两步完成: E(oI0*S.5  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 X)|b_3Z  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 }Z_w8+BZ  
    *.J)7~(P  
    8.系统模拟 tPHDnh^n]  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [huS"1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 w#5^A(NR  
    • 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。 T0ebW w  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 x\Bl^1&  
    4cni_m]  
    Xj&fWu A  
    _kb $S  
    9. 初始几何光学设计的结果 Bp`?inKBOd  
    K -!YD}OF  
    &AI/;zru  
    Uzb~L_\Rmt  
    感兴趣的优化函数 nTweQ  
    • 效率满足(>95%) ^xO CT=V  
    • 信噪比不满足(<30db) #AzZ4<;7  
    • 杂散光不满足(>5% <$LVAy"RD  
    x-km)2x=W  
    $e7dE$eH  
    d([NU;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Bg*Oj)NM  
           AAE8j.  
    9GuG"^08  
    `)FSJV1  
    i*'6"  
    jX79Nm|  
    感兴趣的优化函数 aCe<*;b@  
    • 效率满足(>95%) F`;oe[wfk  
    • 信噪比满足(<30db) T<"Hh.h  
    • 杂散光满足(<5%) Cyg\FHs  
    .AOf-a  
    11.总结 GQOz\ic  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 *4;MO2g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 :yo tpa  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 %l!Gt"\xm  
    • 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。 FV>LD% uu  
    • 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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