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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。 00(\ZUj  
    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。 81F9uM0  
    =;L|gtH"  
    2.模拟任务 Z,gk|M3.  
    pglVR </  
    DOE: )%TmAaj9d  
    相位型衍射 z{q`GwW  
    光束整形器 CIWO7bS  
    直径:2mmx2mm W?& %x(6M  
    形状:圆形 Pz7XAcPQ(  
    相位级次:16 [),ige  
    F|8 &  
    e-;}366}  
    3.建模任务:入射光场  *CMx-_  
    42{~Lhxt  
    高斯准直激光光束的光束参数 (7Qo  
    x`s>*^  
    波长:632.8nm [g,}gyeS(  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm \8tsDG(1 '  
     ]~-r} `]  
    }H2 R3icE  
    3|7QU ld  
    4.建模任务:期望输出光场 xw%0>K[  
    :UdF  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): KoYF]  
    G$PE}%X  
    • FWHM-直径:0.5mm =Qq+4F)MD  
    • 边缘宽度:50um %y@AA>x!  
    • 效率:>95% $]1=\ I  
    • 信噪比(SNR):>30dB E7hhew  
    • 杂散光:<5% J,G lIv.A  
    TC. ,V_  
    g}i61(  
    +p^u^a  
    5.设计方案 =sFTxd_"iQ  
    e )ZUO_Q$  
    • 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)。 'yth'[  
    • 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)。 hph4`{T  
    +"(jjxJm  
    l,: F  
    |o @%dH  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /=h` L ,  
    5IN(|B0  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2tLJU  Z1  
    • 用户必须输入所需的信息 D0C y^_  
    - 入射场 fh{`Mz,o  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 1cGmg1U;  
    - 系统参数 ~Z+%d9ode  
    - 制造条件 3F0 N^)@  
    9cgU T@a  
    2%> FR4a  
    -+5>|N#  
    7.设计过程 uMv1O{  
    P$sxr  
    @6d[=!9  
    V:27)]q  
    Wf<LR3  
    OH"XrCX7n  
    设计和优化过程由两步完成: *J{+1Ev~$p  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 a6H%5N  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 yBRC*0+Vy  
    .G^YqJ 4  
    8.系统模拟 ?}7p"3j'z  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _FEF x  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 v@Ox:wl>  
    • 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。 >Se,;cB'/]  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 f-2c0Bi  
    &[SC|=U'M  
    {e5= &A  
    FC*[*  
    9. 初始几何光学设计的结果 .~}1+\~5  
    JCaOK2XT;  
    g1o8._f.  
    %IRi1EmN8  
    感兴趣的优化函数 &=Wlaa/,&  
    • 效率满足(>95%) LK"69Qx?5q  
    • 信噪比不满足(<30db) K@#L)VT!  
    • 杂散光不满足(>5% >*n0n!vF  
    ? qA]w9x  
    #,.Hr#3nI  
    9C \Fq-  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :lzrgsW  
           0L KRN|@  
    %#}Zy   
    9S-9.mvop  
    ZW}_Q s  
    Gbw2E&a  
    感兴趣的优化函数 >U3cTEs cj  
    • 效率满足(>95%) )Z VD+X  
    • 信噪比满足(<30db) S@Hf &hJ  
    • 杂散光满足(<5%) 2|bn(QYz  
    iyp=lLk  
    11.总结 Bw{I;rW{2  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 42{:G8  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /SrAW`;"  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 9I/N4sou  
    • 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。 uH-)y,2&  
    • 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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