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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。 (@#Lk"B  
    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。 '#Fh J%x  
    '{u#:TTj  
    2.模拟任务 >S3 >b  
    7> ]C2!  
    DOE: e.kt]l  
    相位型衍射 J~Ph)|AiS  
    光束整形器 `dNb%f>  
    直径:2mmx2mm PJ.jgN(r  
    形状:圆形 :OZhEBL&b  
    相位级次:16 ]s S oIT  
    ropiyT9;  
    YOoP]0'L  
    3.建模任务:入射光场 A&7jE:Ew  
    0`thND)?O  
    高斯准直激光光束的光束参数 OlJj|?z $  
    S\rfR N  
    波长:632.8nm 24Tw1'mW  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm E,$uN w']  
    ~zX5}U<R  
    %jf gncW  
    'ng/A4  
    4.建模任务:期望输出光场 od fu7P_  
    _L72Ae(_  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): \* #4  
    =>J#_Pprn  
    • FWHM-直径:0.5mm )5v .9N 6v  
    • 边缘宽度:50um Qw-qcG  
    • 效率:>95% s#fmGe"8  
    • 信噪比(SNR):>30dB f$'D2o, O  
    • 杂散光:<5% K7Vr$,p  
    aKy|$ {RC  
    OY#_0p)i  
    m>!#}EJ|  
    5.设计方案 Q!{Dw :7  
    `!8Z"xD  
    • 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)。 /{va<CL  
    • 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)。 rY= #^S  
    mTgn}rXk  
    *)1z-rH`  
    xL"% 2nf  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 hH/ O2  
    C=cTj7Ub  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 QAwj]_  
    • 用户必须输入所需的信息 }b(e  
    - 入射场 %R>S"  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) (I.`bR  
    - 系统参数 ~4<3`l=A  
    - 制造条件 F! e`i-xt  
    '7R'fhiO/3  
    kDh(~nfj  
    bl<7[J.  
    7.设计过程 &/F[kAy  
    lg+g:o  
    W V U9NmvE  
    '[^2uQc  
    }C1wfZ~F~  
    M(uB ;Te  
    设计和优化过程由两步完成: sD +G+  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9(WC#-,  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 |Ze}bM=N  
    R-fjxM*  
    8.系统模拟 qS|VUy4  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 j.}V~Sp*  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "r"An"  
    • 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。 $"{3i8$3mT  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 f:5/y^M&  
    CF"3<*%x  
    "n, ZP@M;  
    AHY)#|/)  
    9. 初始几何光学设计的结果 E|  
    Q{hOn]"  
    8v 1%H8  
    [i1D~rCcn  
    感兴趣的优化函数 `h!&->  
    • 效率满足(>95%) 3+5\xRq  
    • 信噪比不满足(<30db) gDNW~?/  
    • 杂散光不满足(>5% B [ ka@z7  
    E(_I3mftm  
    qXGLv4c`Q  
    y03a\K5[KQ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 F@bCm+z-  
           ,z )NKt#  
    "Cj#bUw  
    6CRPdLTDf  
    12xP)*:$  
    RsfT Ub)<  
    感兴趣的优化函数 Ki6.'#%7  
    • 效率满足(>95%) _Pi:TxY   
    • 信噪比满足(<30db) d}cJ5 !d  
    • 杂散光满足(<5%) $ow`)?sh  
    L"6/"L  
    11.总结 NOp=/  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 'TsZuZW]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 WCTW#<izm  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 wg_CI,Kq  
    • 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。 < DZ76  
    • 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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