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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。 i50^%,  
    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。 t@EHhiBz  
    9y"*H2$#  
    2.模拟任务 Doy7prKI8  
    6<<ihm+  
    DOE: h"G#} C]  
    相位型衍射 3 a G?^z  
    光束整形器 'PrrP3lO_~  
    直径:2mmx2mm $u./%JS  
    形状:圆形 aYQIe7J90J  
    相位级次:16 BI-xo}KI  
    .DSmy\FI5  
    Mrlv(1PQT  
    3.建模任务:入射光场 k:0HsN!F9  
    Cuq=>J  
    高斯准直激光光束的光束参数 RcH",*U  
    AA$-Lx(UJk  
    波长:632.8nm (1(dL_?  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm k%)QrRnB  
    BK8)'9/  
    P*6B+8h"5g  
    r4h4A w{  
    4.建模任务:期望输出光场 Zg/ra1n  
    Zi fAn  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): Em8C +EM  
    iIoeG_^*Y  
    • FWHM-直径:0.5mm 'e;]\< 0z  
    • 边缘宽度:50um &i,xod6$  
    • 效率:>95% W])<0R52  
    • 信噪比(SNR):>30dB aoh"<I%]>4  
    • 杂散光:<5% ^F `   
    V!F# ek:  
    tTB,eR$  
    V3NQij(  
    5.设计方案 }Zue?!KQ  
    )8:Ltn%  
    • 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)。 r_f?H@v  
    • 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)。 [Az<E3H"  
    XP"lqyAi  
    [wJM=` !W  
    e:E:"elr]  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 FDA``H~  
    -# [=1 Y  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 5 #)5Z8`X  
    • 用户必须输入所需的信息 K"O+`2$  
    - 入射场 ]4m;NId  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) |?=K'[ 5  
    - 系统参数 ^#T@NN0T  
    - 制造条件 .mzy?!w0q  
    "|yuP1;L  
    k[0Gz  
    [;`B   
    7.设计过程 /*)zQ?N  
    -s5j^U{h|  
    J|-X?V;ZW  
    *"\QR>n   
    (,wIbwa  
    5G"DgG*<  
    设计和优化过程由两步完成:  $^F L*w  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 bhqBFiuhH  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 88]V6Rm9[*  
    AM4lAq_  
    8.系统模拟 \a+.~_iL|  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 SW!lSIk  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 WdEVT,jjh  
    • 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。 p.1@4kgK&r  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 Ib(q9!L  
    /a}F ;^  
     uIOnP  
    }w{ 6Ua  
    9. 初始几何光学设计的结果 P;7JK=~k  
    A}Q6DHh26  
    z']TRjDbT  
    I d6H~;  
    感兴趣的优化函数 v]UT1d=_T  
    • 效率满足(>95%) s&UuB1   
    • 信噪比不满足(<30db) iI|mFc|V  
    • 杂散光不满足(>5% [Yr }:B <  
    =hZ#Z]f  
    M3m!u[6|  
    6'YT3=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 PE $sF ]/  
           d??;r:  
    cEI "  
    BG>fLp  
    h$p]M^Z7  
    B 2p/  
    感兴趣的优化函数 :w|ef;  
    • 效率满足(>95%) >Q5et1c  
    • 信噪比满足(<30db) g=)B+SY'  
    • 杂散光满足(<5%) US5 ]@!  
    CD}::7$  
    11.总结 99<]~,t=5  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 uDhe )  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _yH{LUIj  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 8DAHaS;  
    • 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。 ~ _ ogeD  
    • 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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