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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。 ;"a=gr  
    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。 }5ret  
    .<->C?#  
    2.模拟任务 iowTLq!?  
    0pZ4BZdT|  
    DOE: ]N~2 .h  
    相位型衍射 z 9vInf@M  
    光束整形器 %v=*Wb\3|  
    直径:2mmx2mm 2":pE U{E  
    形状:圆形 4V{:uuI;f  
    相位级次:16 bZ dNibN  
    qrb[-|ie&  
    ;@mS^ik")$  
    3.建模任务:入射光场 {0[tNth'h  
    4-l 8,@9  
    高斯准直激光光束的光束参数 Xe3U`P7(  
    }fp-pe69z  
    波长:632.8nm G4Q[Th  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm .eS<Dbku<  
    6Pz4\uE=  
    ncZ+gzK|"  
    NN%*b yK  
    4.建模任务:期望输出光场 @D]5civm_  
    =J18eH!]  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): &yct!YOB2  
    ?j'7l=94A  
    • FWHM-直径:0.5mm J! AgBF N4  
    • 边缘宽度:50um RF`.xQ26=  
    • 效率:>95% 9)h"-H;5:  
    • 信噪比(SNR):>30dB wx]0p  
    • 杂散光:<5% 4n#M  
    +G$4pt|=  
    &pP;Neh;  
    "0V.V>-p  
    5.设计方案 Wvq27YK'  
    g!FuY/%+  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 7LfAaj  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 )\1QJ$-M&  
    1gE [v  
    s,"]aew  
    ]MqMQLG0t  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9Uh"iMB  
    +=>,Pto<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ntu5{L'8  
    • 用户必须输入所需的信息 )1Y{Q Y}l  
    - 入射场 ,L|%"K]yM  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) Ja|5 @  
    - 系统参数 y|jl[pyg)  
    - 制造条件 \q>bs|2  
    9)D6Nm  
    ;d@#XIS&-(  
    =h-U  
    7.设计过程 -{KQr1{5UM  
    MH =%-S   
    _no/F2>!/n  
    O n8v//=&  
    5u,{6  
    I!ED?n  
    设计和优化过程由两步完成: Wt*cIZ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 g!|=%(G=  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ISzqEi  
    )~& CvJ  
    8.系统模拟 ,j#XOy`mzy  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {IjF+@I  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 t DO=P c  
    • 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。 G ?9"Y%  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 &r[`>B{tP  
    D+#E -8  
    \/93Dz  
    ):P?  
    9. 初始几何光学设计的结果 gLb`pCo/  
    kT|dUw9G  
    #"}JdBn  
    a`wc\T^  
    感兴趣的优化函数 <NHH^M\N  
    • 效率满足(>95%) )n1_(;  
    • 信噪比不满足(<30db) Qu"8(Jk/  
    • 杂散光不满足(>5% ~Q*%DRd&Z-  
    i9rN9Mq?O  
    j SHk{T!J  
    <c*FCblv  
    10. 后续IFTA优化后的结果 {WJm  
           |a8iZ9/D6  
    3t.l5m Rg5  
    +[Dx?XM  
    4M^= nae  
    Eu0akqZ  
    感兴趣的优化函数 BIH-"vTy  
    • 效率满足(>95%) )i6mzzj5  
    • 信噪比满足(<30db) ]yV!  
    • 杂散光满足(<5%) Jf@H/luW  
    [.K1i ZyTi  
    11.总结 &g#@3e1>  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 O],T,Z?z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 9U7nKJ+iby  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 wDw[RW3  
    • 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。 m.hkbet/R  
    • 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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