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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。 Y%!3/3T  
    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。 *44^M{ti<  
    ,^,KWi9  
    2.模拟任务 D%k%kg0,  
    kSGFLP1FN  
    DOE: [O*5\&6  
    相位型衍射 f h05*]r  
    光束整形器 A,-UW+:  
    直径:2mmx2mm INrl^P*  
    形状:圆形 $ hwJjSZ0  
    相位级次:16 Dg~r%F  
    Nzj7e 1=  
    j>XM+>  
    3.建模任务:入射光场 OI;0dS  
    "R@N}q<*v2  
    高斯准直激光光束的光束参数 &L}e&5  
    d U n+?  
    波长:632.8nm TS+itU62  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm ~M`-sSjZs  
    JSX-iHhW  
    HFYN(nz}[  
    o>x*_4[  
    4.建模任务:期望输出光场 7z!|sPW](b  
    y7aBF13Kl  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): Sz4YP l  
    _?Zg$7VJ  
    • FWHM-直径:0.5mm M@@l>"g@  
    • 边缘宽度:50um xVHZZ?e  
    • 效率:>95% to~Ap=E  
    • 信噪比(SNR):>30dB '5zolp%St  
    • 杂散光:<5% 7 J$  
    d dB}mk6  
    F VBuCi?W  
    -g8G47piX:  
    5.设计方案 O'y8[<  
    xab1`~%K  
    • 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)。 In)8AK(Hw  
    • 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)。 En$-,8\%  
    ,Cx @]]  
    LwIl2u*  
    EGWm0 F_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]5W|^%  
    l<I.;FN^9@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 v-u53Fy  
    • 用户必须输入所需的信息 |fX @o0H  
    - 入射场 @]yd Wd  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) SQ7Ws u>T@  
    - 系统参数 3u+A/  
    - 制造条件 %>^CD_[eO  
    csP 5R3  
    vd`;(4i#X  
    ${\iHg[vZ  
    7.设计过程 :tclYX  
    @-y.Y}k#$~  
    KSsv~!3Yf  
    QiBo]`)%  
    ^PDz"L<*  
    ?K]Cs&E4  
    设计和优化过程由两步完成: V'TBt=!=]  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +\~.cP7[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 T:$a x  
    l1*qDzb  
    8.系统模拟 ]6)^+(zU  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Gs^hqT;h  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 i> Wsc?  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 ,S(^r1R   
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 ,h1 z8.wD|  
    c*LB=;npI  
    1#LXy%^tO  
    5~GHAi  
    9. 初始几何光学设计的结果 Q/'jw yj_  
    ia#Z$I6  
    r(=  
    R5PXX&Q  
    感兴趣的优化函数 B->3/dp2c'  
    • 效率满足(>95%) [-}LEH1[p  
    • 信噪比不满足(<30db) 0X6|pC~  
    • 杂散光不满足(>5% D; xRgHn  
    WE;QEA/  
    xZ'-G6O "~  
    Mrpz(})  
    10. 后续IFTA优化后的结果 6lW\-h`N G  
           F91uuSSL  
    ?U+^ctwv7  
    FvX<(8'#a  
    cE (P^;7D  
    >TZ 'V,  
    感兴趣的优化函数 (C{l4  
    • 效率满足(>95%) M*XAyo4 fI  
    • 信噪比满足(<30db) )UBU|uYR\  
    • 杂散光满足(<5%) zx<:1nF,]  
    [ 6+iR  
    11.总结 5Ii`|?vg  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ybsQ[9_36  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 U$zd3a_(  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 z?T;2/_7  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。  UZJ^ e$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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