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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。 ZYe\"|x,s  
    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。 9'q/&uH  
    .p9h$z^  
    2.模拟任务 %_MR.J+m2  
    )95yV;n   
    DOE: [ |n-x3h  
    相位型衍射 xqWrW)  
    光束整形器 +g6j =%  
    直径:2mmx2mm Zfv(\SI  
    形状:圆形 6Y )^)dOi  
    相位级次:16 DD 5EHJR  
    ]8>UII,US  
    MD4 j~q\ g  
    3.建模任务:入射光场 DG*o w^  
    +N$7=oGC  
    高斯准直激光光束的光束参数 DUKmwKM"k  
    |ak C  
    波长:632.8nm bNjaCK<  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm Zmbz-##HQ  
    1+tt'  
    mUyv+n,  
    jnp6qpY{  
    4.建模任务:期望输出光场 >?W;>EUH  
    liw 9:@+V  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 5m USh3  
    d<GG (  
    • FWHM-直径:0.5mm b/,!J] W  
    • 边缘宽度:50um l[ ": tG  
    • 效率:>95% sx<+ *Trl  
    • 信噪比(SNR):>30dB oB06{/6  
    • 杂散光:<5% /W$y"!^)J1  
    \v3> Eo[  
    vYR=TN=Z4  
    renmz,dJ,  
    5.设计方案 .cT$h?+jyl  
    y~c4:*L3  
    • 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)。 k3/JQ]'D  
    • 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)。 0?Tk* X  
    q8 xc70: R  
    Hrg=sR  
    *o e0=  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 zNr_W[  
    =PKt09b^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @)Hbgkdi  
    • 用户必须输入所需的信息 OZB}aow  
    - 入射场 oF b mz*  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) $:u7Dv}\  
    - 系统参数 aEFe!_QY  
    - 制造条件 $Y 4ch ko  
    *fvI.cKiGP  
    _ 2gT1B  
    Z!RRe]"y  
    7.设计过程 j&[3Be'pQ  
    vi!r8k  
    t`8e#n 9  
    mam5 G!$  
    MY?O/,6  
    1_j<%1{sZ  
    设计和优化过程由两步完成: ^tg6JB;s  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 'tV"^KQHI  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 <7FP"YU  
    0 bPJEEd  
    8.系统模拟 ^{fi^lL=  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 $E`i qRB  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,LW(mdIe(  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 76IALJ00V  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 *`g-gk  
    @u"kX2>Eq  
    )kL` &+#>  
    Mdltzy=)L  
    9. 初始几何光学设计的结果 }W@#S_-e8  
    _!C)r*0(  
    ~E3SC@KL  
    EN-8uY.  
    感兴趣的优化函数 ~aqT~TL_  
    • 效率满足(>95%) 36^C0uNdX  
    • 信噪比不满足(<30db) mHI4wS>()+  
    • 杂散光不满足(>5% #.MIW*==  
    VeD+U~ d  
    nv_m!JG7  
    zO).<xIq+  
    10. 后续IFTA优化后的结果 0$f_or9T  
           `b^#quz  
    s.p1L  
    Y>78h2AU  
    =2;mxJ#o  
    B{OW}D$P#  
    感兴趣的优化函数 +B`'P9Zk@  
    • 效率满足(>95%) ~ F?G5cN5  
    • 信噪比满足(<30db) Pghva*&  
    • 杂散光满足(<5%) EU^}NZW&v:  
    \'s$ZN$k  
    11.总结 + 4V1>e+  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 9&O#+FU  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +K$5tT6b  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ;<bj{#mMv  
    • 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。 Qr|N)  
    • 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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