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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。 N =x]A C,  
    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。 #:]vUQ  
    Bh\ [ CY  
    2.模拟任务 nsZDZ/jx  
    ny278tr Q7  
    DOE: | \Ab L!u  
    相位型衍射 \#uqD\DE  
    光束整形器  qJsQb  
    直径:2mmx2mm )o05Vda  
    形状:圆形 Bx\#`Y  
    相位级次:16 p3V9ikyy  
    # rh0r`  
    O4lxeiRgC  
    3.建模任务:入射光场 r0~7v1rG  
    B=Xnv*e  
    高斯准直激光光束的光束参数 j)6@q@P/  
    @#bBs9@gv  
    波长:632.8nm PFImqojHd  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm #]?,gwvTf  
    gg lNpzj  
    (1j(* ?2  
    $k a1X&f  
    4.建模任务:期望输出光场 0!3!?E <  
    FiV^n6-F`  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): uKLOh<oio  
    /ChJ~g"  
    • FWHM-直径:0.5mm !mw{T D  
    • 边缘宽度:50um ]=$-B  
    • 效率:>95% nr 'YWW  
    • 信噪比(SNR):>30dB rXHHD#\oF  
    • 杂散光:<5% BoXQBcG]w  
    yPKeatH]  
    )~s(7 4`}  
    a~WtW]  
    5.设计方案 hK3?m.> "g  
    1: XT r  
    • 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)。 NJwcb=*  
    • 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)。 Jk 0 ;<2j  
    ^|(F|Z  
    Z#%4QIz ?  
    !Hxx6/  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 v~9PS2  
    [*Wq6n  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Sm{idky)[  
    • 用户必须输入所需的信息 `#E1FB2M  
    - 入射场 PohG y  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) ZU5hHah.t  
    - 系统参数 /V^Gn;  
    - 制造条件 <T,vIXwu+  
    C5$1K'X@  
    =;4cDmZh  
    MZv In ZS  
    7.设计过程 ?l &S:` L  
    $b QD{ {  
    `,3;#.[D  
    $<OX\f%  
    $_onSYWr  
    g/)mbL>=  
    设计和优化过程由两步完成: ]%!:'#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !"Jne'f  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 P{h;2b{  
    hQv~C4Wfrf  
    8.系统模拟 KY~p>Jmh  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 gG!L#J?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :?S1#d_  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 ~xer ZQgc  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 5hF iK K7  
    4"nb>tA  
    %wzDBsX  
    SxI='z_S.f  
    9. 初始几何光学设计的结果 2v\,sHw+-  
    -~n^?0  
    dDK4I3a  
    1RgtZp%  
    感兴趣的优化函数 ["TUSf]  
    • 效率满足(>95%) 2~h! ouleY  
    • 信噪比不满足(<30db) ry)g<OA  
    • 杂散光不满足(>5% &@p_g8r#  
    % put=I  
    ?%-VSL>$w=  
    bFD vCF  
    10. 后续IFTA优化后的结果 <=[,_P6|  
           0}tf*M+a  
    ek\8u`GC  
    3M\~#>  
    h8B:}_Cu  
    -FftEeo7  
    感兴趣的优化函数 / Vy pN,  
    • 效率满足(>95%) {Rc mjI7  
    • 信噪比满足(<30db) ?-C=_eZJ  
    • 杂散光满足(<5%) jGy%O3/  
    cLhHGwX=x  
    11.总结 v<CZ.-r\j  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 g^ .g9"  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 69/aP=  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 {,xI|u2R  
    • 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。 r*_z<^d  
    • 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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