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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。 Q+U" %   
    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。 +J42pSxzoo  
    4a.8n!sys  
    2.模拟任务 { "f} }}l  
    |NFDrm  
    DOE: f/,8sGkX;  
    相位型衍射 3 }#rg  
    光束整形器 uCWBM  
    直径:2mmx2mm 9!Fg1 h=  
    形状:圆形 u+pZ<Bb  
    相位级次:16 ;_=dB[M  
    7$"5qJ{s  
    ZNDjk  
    3.建模任务:入射光场 jnFN{(VH  
    G{a_\'7  
    高斯准直激光光束的光束参数 mJVru0  
    pWoeF=+y]W  
    波长:632.8nm  @]V_%,  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm W{]r_`=:6S  
    I]91{dq  
    !]z4'*)W  
    WBD"d<>'  
    4.建模任务:期望输出光场 Ff[GR$m  
    2P|j<~JS  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ORIXcj]  
    ]^QO ^{Sz  
    • FWHM-直径:0.5mm M^/ZpKeT"  
    • 边缘宽度:50um  ~>3#c#[  
    • 效率:>95% Bthp_cSmLs  
    • 信噪比(SNR):>30dB kNrd=s,-]D  
    • 杂散光:<5% `;s#/`c|/  
     S^5Qhv  
    +OO my  
    R\u5!M$::  
    5.设计方案 {-)I2GJav  
    srS5-fs  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 +3R/g@n  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 [ofZ1hB4  
    yV) 9KGV+:  
    {>X2\.Rl  
    :l {%H^;1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 mr XmM<  
    ^`9O$.'@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 CE I.*Iywu  
    • 用户必须输入所需的信息 % hRH80W|  
    - 入射场 )=#zMdK&  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) Tnnj8I1v  
    - 系统参数 )gxZ &n6  
    - 制造条件 m*>gG{3;  
    Okd7ua-f  
    IG8I<+<o  
    nS^,Sq\Ak  
    7.设计过程 [5MV$)"!j  
    .JWN\\  
    qoC<qn{.a  
    x\Kt}/97e  
    Fma#`{va  
    K'U=);W  
    设计和优化过程由两步完成: zm=|#f  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 iGIry^D  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 )!=X?fz,O  
    *7yrm&@nG  
    8.系统模拟 p3cb_  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 poS=8mN8;  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3s,a%GOk  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 j =PM]  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 .oe\wJS6  
    <s (o?U  
    C ?aa)H  
    /}3I:aJwb  
    9. 初始几何光学设计的结果 FN D+Ok&  
    k6|/ik9C  
    cnU()pd  
    UH7FIM7kX  
    感兴趣的优化函数 Xcci)",!  
    • 效率满足(>95%) zQsW*)L  
    • 信噪比不满足(<30db) ce1U}">11  
    • 杂散光不满足(>5% H:`H4 S}  
    xc1-($Q,  
    ?p &Xf>K  
    f.ws\^v%  
    10. 后续IFTA优化后的结果 '6f)^DYA'?  
           J!5&Nc  
    8AmB0W> e  
    d'e\tO  
    tx}=c5  
    s'k} .}  
    感兴趣的优化函数 *XluVochrb  
    • 效率满足(>95%) .|2[! 7CXH  
    • 信噪比满足(<30db) E{IY7Xz^>  
    • 杂散光满足(<5%) \|C~VU@  
    uP2Wy3`V  
    11.总结 'F Cmbry  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 !+3nlG4cw  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /*m6-DC  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ST[E$XL6  
    • 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。 2%~+c|TH.)  
    • 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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