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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。 rU<NHFGj4  
    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。 $~vy,^  
    g\;AU2?p7  
    2.模拟任务 ON#\W>MK?  
    sKYb&2 wJ  
    DOE: y>wrm:b-O  
    相位型衍射 >ch{u{i6  
    光束整形器 7^,C=2  
    直径:2mmx2mm ktLXL;~X  
    形状:圆形 <Z5ak4P  
    相位级次:16 E6a$c`H@?  
    Jv1igA21_h  
    !]1X0wo\  
    3.建模任务:入射光场 g*C&Pr3  
    cnr&%-  
    高斯准直激光光束的光束参数 TJFxo? gC"  
    HL$}Gh]q  
    波长:632.8nm }rf_:  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm 4q#6.E;yy  
    dK'?<w$  
    1];rW`Bw  
    cAq>|^f0a  
    4.建模任务:期望输出光场 nB"r<?n<  
    z3+y|nx!  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): #PUvrA2Zl  
    Kn3qq  
    • FWHM-直径:0.5mm wP28IB:^  
    • 边缘宽度:50um tu\;I{ h=0  
    • 效率:>95% D>M a3g  
    • 信噪比(SNR):>30dB #- $?2?2  
    • 杂散光:<5% )1ia;6}  
    cmgI,n-o?  
    L4`bGZl55  
    Qr]xj7\@i  
    5.设计方案 _[;>V*?zp5  
    m^cr-'  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 K=Z~$)Og)  
    • 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)。 `s#0/t  
    58\rl G  
    Pk/{~!+ $  
    H~%HTl  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 A6ipA /_  
    PD$XLZ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 0,+RF "R  
    • 用户必须输入所需的信息 V5sH:A7GJ  
    - 入射场 h|OqM:J;  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) P#-9{T   
    - 系统参数  z}\TS.  
    - 制造条件 q[p+OpA  
    ;okFm  
    *sK")Q4N  
    8 tMfh  
    7.设计过程 am.}2 QZU  
    WLGk  
    i zJa`K  
    = Q|_v}  
    o C0K!{R*  
    ]la8MaZ<  
    设计和优化过程由两步完成: ~EJVlj i  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 gwE#,OY*  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 Ut:>'TwG  
    c{4C4'GD  
    8.系统模拟 :*|%g  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 lZoy(kdc  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;=\vm"I?  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 @IL_  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 R2{y1b$l  
    q\wT[W31@  
    EIZSV>  
    &K2J$(.t  
    9. 初始几何光学设计的结果 :m*r( i3  
    USF&;M3  
    %oVoE2T{@  
    bOR1V\Jr$q  
    感兴趣的优化函数 gP=(2EVE  
    • 效率满足(>95%) <=WSX{_D  
    • 信噪比不满足(<30db) nXHU|5.I  
    • 杂散光不满足(>5% 1haH2F^ q3  
    H]e%8w))0  
    ;xF5P'T?|  
    o&45y&  
    10. 后续IFTA优化后的结果 DyeV uB  
           &w\E*$  
    !V|i\O|Q2  
    UeNa  
    Hc.r/  
    2<&lrsh  
    感兴趣的优化函数 qK}4r5U  
    • 效率满足(>95%) "fWAp*nI3t  
    • 信噪比满足(<30db) ,>(/}=Z.  
    • 杂散光满足(<5%) !YD~o/t@|  
    U$CAA5HV]  
    11.总结 951"0S`Lo  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 awP ']iE  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 PDN3=PAR/A  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 Q}ebw  
    • 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。 >y&Db  
    • 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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