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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。 j VZi_de  
    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。 *X\c $ =*  
    z~ H Gc"~  
    2.模拟任务 Wj:QC<5 v  
    .vv*bx   
    DOE: UW*aSZ/?  
    相位型衍射 %RN-J*s]  
    光束整形器 /pU6trIM  
    直径:2mmx2mm 3CE8+PnT  
    形状:圆形 nnG2z@$-  
    相位级次:16 $<cZ<g5)  
    xu =B  
    ~Z]vr6?$h  
    3.建模任务:入射光场 vb- .^l  
    \ V>%yl{8  
    高斯准直激光光束的光束参数 B@]7eVo  
    J,O@T)S@  
    波长:632.8nm 6p " c ^  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm o"FiM5L^.  
    #Qr4Ke$g[l  
    *d@Hnu"q  
    F}]_/cY7B  
    4.建模任务:期望输出光场 U!/nD~A  
    EKPTDKut  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ~TH5>``;gF  
    Qs9U&*L  
    • FWHM-直径:0.5mm XKX,7  
    • 边缘宽度:50um IxZ.2 67  
    • 效率:>95% wzPw; xuG  
    • 信噪比(SNR):>30dB />Vx*^u8Hz  
    • 杂散光:<5% D:E~yh)$-  
    0f%:OU5Y  
    X`n0b<  
    X-1Vp_(,TP  
    5.设计方案 9.zQ<k2  
    ig}e@]  
    • 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)。 1Wk EPj,  
    • 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)。 9ET+k(wI@  
    yim$y, =d  
    ms7 7{A3  
    NNw d;AC  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ph?0I: eU  
    g>xUS_d>  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 U%DF!~n  
    • 用户必须输入所需的信息 ,/6:bc:W  
    - 入射场 P! Ed  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) \TB%N1^  
    - 系统参数 1?RCJ]e5  
    - 制造条件 Ig3(|{R  
    r?nV Sb|[  
    _S2^;n?  
    :6$4K"^1  
    7.设计过程 =)- Q?1q  
    |3:=qpT-  
    $xtE+EV.p  
    g#b u_E61B  
    bo;pj$eR3R  
    sV^h#g~Zb  
    设计和优化过程由两步完成: ^i+ z_%V  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Zng` oFD  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 Z4AAg  
    H='9zqYZ<W  
    8.系统模拟 };m7FO  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 pR6A#DgB  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 !)/iRw9re  
    • 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。 ^T&u!{82j  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 #* gU[9U~  
    )fMX!#KP  
    r\n h.}s  
    @`;Y/',  
    9. 初始几何光学设计的结果 reM  
    K%c ATA3  
    \+Rwm:lI  
    Kt 90mA  
    感兴趣的优化函数 R_Gq8t$  
    • 效率满足(>95%) /GuS IZg"_  
    • 信噪比不满足(<30db) aT1CpY=T|.  
    • 杂散光不满足(>5% {#*?S>DA  
    rZ.a>'T4  
    6Sb'Otw.  
    ]EM)_:tRf  
    10. 后续IFTA优化后的结果  6I cM:x  
           IN|i)?r h  
    2Ph7qEBQ22  
    *2Vp4  
    aC,vh1")F  
    cUZ!;*  
    感兴趣的优化函数 PF'5z#] NP  
    • 效率满足(>95%) `F2*o47|t  
    • 信噪比满足(<30db) N^Hn9n  
    • 杂散光满足(<5%) SfZ=%6b7  
    Jl> at  
    11.总结 Q Bfhyo_  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 .hQ3A"  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 GIC"-l1\  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 cPx ~|,)l  
    • 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。  mF*?e/  
    • 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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