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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。 ?%)G%2  
    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。 Gcu[G]D  
    0#$<2  
    2.模拟任务 1W@ C]n4  
    :9nqQJ+~  
    DOE:  (TKn'2  
    相位型衍射 nw.,`M,N  
    光束整形器 | DB7o+4  
    直径:2mmx2mm VR5CRNBJ  
    形状:圆形 6A$  Y]u  
    相位级次:16 ?o0ro?9j  
    $9~6M*  
    ;_bZH%o.  
    3.建模任务:入射光场 H]zi>;D  
    )\xDo<@  
    高斯准直激光光束的光束参数 1u9*)w  
    VaV(+X  
    波长:632.8nm -MA/:EB  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm ]H%S GQPn  
    Ll2yJ .C4  
    *#{V ^}  
    utH/E7^8  
    4.建模任务:期望输出光场 |o6g{#1  
    8ch^e[U`  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): [unK5l4_!  
    zYCS K~-GW  
    • FWHM-直径:0.5mm vOF"p4 ^3  
    • 边缘宽度:50um 9Q*T'+V  
    • 效率:>95% +mgm39  
    • 信噪比(SNR):>30dB )(4.7>  
    • 杂散光:<5% &"_5?7_N  
    #0:N$'SZ  
    V"A*k^}  
    47/14rY 2  
    5.设计方案 xE{PsN1 X;  
    m|/q o  
    • 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)。 NQ9/,M  
    • 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)。 xJNV^u  
    zyHHz\{  
    3RbPc8($Y  
    D#8uj=/%  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 CO<P$al  
    5LYzX+a)  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 l- mt{2  
    • 用户必须输入所需的信息 %}`zq8Q;  
    - 入射场 @ ,9cpaL3  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) #?3oGrS Y  
    - 系统参数 j=],n8_i  
    - 制造条件 Rr%CP[bH  
    UN8]>#\"`  
    #Yd 'Vve  
    X5Fi , /H  
    7.设计过程 *vqr+jr9  
    (X{o =co,  
    SNUq  
    rFJPeK7  
    VfFXH,j  
    G+S MH`h  
    设计和优化过程由两步完成: ';vL j1v  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 y~r5KB6w  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 141G~@-  
    ==ZL0 ][  
    8.系统模拟 phc9esz  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 K|ZB!oq  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <rbzsn"a  
    • 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。 \F'tl{'\@  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。  yh'uH  
    >"/Sa_w  
    yh'P17N|q  
    r9vO(m~  
    9. 初始几何光学设计的结果 {;2Gl$\r  
    >u0B ~9_E  
    6");NHE  
    d95 $w8>  
    感兴趣的优化函数  Qk)E:  
    • 效率满足(>95%) J+:gIszsWT  
    • 信噪比不满足(<30db) !\hUjM+(}  
    • 杂散光不满足(>5% !zR1CM  
    `iQ9 9  
    <fm<UO,%  
    9l&4mt;+&<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "T~ce@  
           ui!MQk+D9  
    gY/p\kwsj  
    ?]/"AWUX  
    #[ TOe  
    mNDd>4%H_  
    感兴趣的优化函数 lWRRB&8  
    • 效率满足(>95%) U^~jB= =]  
    • 信噪比满足(<30db) 6xT" j)h  
    • 杂散光满足(<5%) nN*:"F/^  
    ~}@cSv'(1  
    11.总结 4.&hV?Kxz  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 k%TjRf{p  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8Ben}j)H  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 d>-k-X-[  
    • 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。 U:+wt}-T"  
    • 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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