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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。 qj|GAGrQ2  
    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。 ?]})Xf.A  
    B!<I[fvK  
    2.模拟任务 (]pQ.3  
    i{,>2KVC|  
    DOE: 0e:aeLh  
    相位型衍射 xS.0u"[  
    光束整形器 JvG t=v  
    直径:2mmx2mm c" l~=1Dr  
    形状:圆形 &O'yhAP] j  
    相位级次:16 bNC1[GG[  
    c(~M<nL0  
    n;MoMGnPh,  
    3.建模任务:入射光场 d<whb2l  
    5p~Z-kU&  
    高斯准直激光光束的光束参数 []Z6<rC|  
    F[+sc Mx!G  
    波长:632.8nm VTF),e!  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm BG|Kw)z*KM  
    w#o<qrpHf  
    :!|xg! |y  
    EH[?*>+s  
    4.建模任务:期望输出光场 0}ZuF.  
    {C3bCVQ]o  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 7#RW4ZM  
    XnNK )dUT}  
    • FWHM-直径:0.5mm qaUHcdH  
    • 边缘宽度:50um 9/'j<v6M  
    • 效率:>95% ubgq8@;  
    • 信噪比(SNR):>30dB aH:eu<s  
    • 杂散光:<5% 9|go`^*.  
    > 4^U=T#  
    B}3s=+L@8  
    5Ph"*Rz%  
    5.设计方案 4b (iGLrt0  
    & z?y  
    • 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)。 j\ )Qn 2r  
    • 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)。 CfVz'  
    <uAqb Wu  
    jHFdDw|N`  
    1mB6rp  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 "\B Li C  
    * "E]^wCn  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 X`22Hf4ct  
    • 用户必须输入所需的信息 t%/5$<!b  
    - 入射场 Sw0~6RZ  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) x|Q6[Y  
    - 系统参数 HO wJ 2L  
    - 制造条件 2;q6~Y,  
    JY /Cd6\  
    t!K|3>w  
    ^x4gUT-Wy  
    7.设计过程 F'Wef11Yz  
    DO0["O74  
    Gjzhgz--  
     Im#3sn  
    f+)F-3  
    #$8tBo  
    设计和优化过程由两步完成: N!P* B $d  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ov|s5yH8e  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 K%Rx5 S  
    f'}23\>  
    8.系统模拟 (5atU |8r  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (g   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Kyv$yf 9  
    • 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。 ((H}d?^AJ  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 ]A_)&`"Cb  
    nc`[fy|}  
    {6~W2zX&  
    u|Db%)[  
    9. 初始几何光学设计的结果 @ws3X\`<C  
    YWm:#{n.  
    KC  
    ^*Ca+22xO  
    感兴趣的优化函数 ;8U NM  
    • 效率满足(>95%) zRu}lJ1#W$  
    • 信噪比不满足(<30db) d/|@"z^?  
    • 杂散光不满足(>5% i8 dv|oa  
    Q~`]0R159e  
    M34*$>bk  
    _7 n+j  
    10. 后续IFTA优化后的结果 YRB,jwne  
           R|Ykez!D  
    .lqo>Ta y  
    sYeZ.MacU  
    Mj[ v _&N  
    > Y LwWU<X  
    感兴趣的优化函数 lPx4I  
    • 效率满足(>95%) YKj7~yK?  
    • 信噪比满足(<30db) {N>VK*  
    • 杂散光满足(<5%) zaX30e:R  
    i1  
    11.总结 %vMi kibI  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 R$v{ p[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ZJd1Lx   
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 _e/v w:  
    • 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。 uGgR@+7?Z  
    • 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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