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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。 #T1py@b0zA  
    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。 1'or[Os3=  
    G. Z:00x  
    2.模拟任务 XdX1GH*C  
    jj2 [Zh/h  
    DOE: YvD+Lk'hm  
    相位型衍射 P` Hxj> {  
    光束整形器 ?AC flU_k  
    直径:2mmx2mm 64Gd^.Z  
    形状:圆形 o$]wd*+  
    相位级次:16 | +osEHC  
    ocCq$%Ka  
    oc+TsVt  
    3.建模任务:入射光场 22aS <@}  
    1p&e:v  
    高斯准直激光光束的光束参数 xj8 yQ Y1  
    N `-\'h  
    波长:632.8nm Y 3W_Z  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm Z<L|WRe  
    '4-J0S<<_  
    f]Jn\7j4  
    \ng!qN  
    4.建模任务:期望输出光场 nBw4YDR!  
    _L }k.  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): Dv~W!T i  
    84g$V}mp  
    • FWHM-直径:0.5mm ~6YTm6o  
    • 边缘宽度:50um FXMrD,qVg  
    • 效率:>95% ?=zF]J:G1w  
    • 信噪比(SNR):>30dB NWnUXR  
    • 杂散光:<5% {k BHZ$/  
    D6X0(pU0  
    $gZC"~BR  
    AA=zDB<N  
    5.设计方案 Hw"Lo Vh  
    uG-t)pej  
    • 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)。 P1cI]rriW  
    • 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)。 ?|4Y(0N  
    u^2)oL  
    [;6,lI}  
    -|F(qf  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 R( 2,1f=d  
    ,xcm:; &  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 3|++2Z{},  
    • 用户必须输入所需的信息 d\eTyN'rA  
    - 入射场 }EJAC*W,  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) M3m)uiz  
    - 系统参数 8d|/^U.w~V  
    - 制造条件 Dk ^,iY(u  
    7-#R[8S  
    V LXU  
    !H)Cua)  
    7.设计过程 XC*!=h*  
    `1xJ1 z#  
    Al93x  
    S/?!ESW6  
    T)CEcz  
    }Bk>'  
    设计和优化过程由两步完成: {7F?30: ]  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 :o37 V!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 Ca]V%g(  
    v % c-El%  
    8.系统模拟 Xi  8rD"v  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 U"T>L  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +.3,(l  
    • 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。 }57d3s  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 [TaYNc!\  
    +M s`C)f  
    }f;cA  
    h.t2;O,b  
    9. 初始几何光学设计的结果 h 0c&}kM  
    vyhxS.[9  
    HYcwtw6  
    =5 kTzH.  
    感兴趣的优化函数 hsJS(qEh.'  
    • 效率满足(>95%) $ T2 n^yz  
    • 信噪比不满足(<30db) r1]DkX <6  
    • 杂散光不满足(>5% kN8?.V%Utw  
    Y'9<fSn5&  
    >XU93 )CX  
    }'c@E0"  
    10. 后续IFTA优化后的结果  ~=Q|EhF5  
           $ 0Up.  
    'kE^oX_  
    TM*<hC  
    no UXRQ  
    R2B0?fu  
    感兴趣的优化函数 ;Y@"!\t}  
    • 效率满足(>95%) Zt{\<5j  
    • 信噪比满足(<30db) !<AY0fpY  
    • 杂散光满足(<5%) ^hIKDc!.m  
    !1{kG%B=  
    11.总结 >G<.^~o  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 j|c6BdROl  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 R3!3TJ  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 Q!(qL[o  
    • 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。 W:XN!  
    • 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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