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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。 0Ke2%+yqJ  
    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。 ,! H`@Kl  
    cJE4uL<  
    2.模拟任务 3a?|}zr4  
    Q{|_"sfJ  
    DOE: p`2Q6  
    相位型衍射 L1#_  
    光束整形器 1'!D   
    直径:2mmx2mm d@%PTSX  
    形状:圆形 cT5BBR   
    相位级次:16 NTo[di\_  
    /_X`i[  
    bcgXpP  
    3.建模任务:入射光场 LAFxeo  
    Q@1SqK#-DQ  
    高斯准直激光光束的光束参数 "TI>_~  
    O\SH;y,N  
    波长:632.8nm ix hF,F  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm Y P,>vzW  
    hSz_e  
    T>pyYF1Q  
    2bOl`{x  
    4.建模任务:期望输出光场 a!EW[|[Q  
    ~.>8ww  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): yl&s!I  
     {FX]1:  
    • FWHM-直径:0.5mm f/QwXO-U  
    • 边缘宽度:50um -'F27])  
    • 效率:>95% <#wVQ\0C  
    • 信噪比(SNR):>30dB 3Vbt(K  
    • 杂散光:<5% nu)YN1 *  
    W^7yh&@lU  
    .D*~UI  
    ][KlEE>W2  
    5.设计方案 @?jtB  
    M0g=gmau  
    • 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)。 YG /@=Z.  
    • 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)。 G`;\"9t5h  
    ]j!pK4  
    l3*GQ~m7  
    Y/5(BK)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5$$# d_Gj  
    ?6]B6  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 peHjKK  
    • 用户必须输入所需的信息 lMH~J8U3  
    - 入射场 Sl-9im1  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) D2GF4%|  
    - 系统参数 1]9w9! j  
    - 制造条件 -k@1# c+z  
    L[Ot$  
    A;^ iy]"  
    4*L* "vKa  
    7.设计过程 MsBm0r`a  
    E[7E%^:Mg  
    SME9hS$4  
    as'yYn8  
    ?"^{:~\N  
    =@pD>h/~  
    设计和优化过程由两步完成: [Y~~C J  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4"H *hKp  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 g*(z .  
    ZyDNtX%  
    8.系统模拟 a]P w:lT  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 a#{"3Z2|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {6WG  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 73]8NVm  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 "GR*d{  
    q)f_!N  
    4lWqQVx  
    :p,|6~b$  
    9. 初始几何光学设计的结果 V0rQtxE{F  
    I 44]W&  
    j RcE241  
    (~%NRH<\  
    感兴趣的优化函数 gL-kI *Ra  
    • 效率满足(>95%) gS'7:UH,  
    • 信噪比不满足(<30db) 6^t#sEff]  
    • 杂散光不满足(>5% IC5QH<.$C  
    ?AD- n6  
    $8i`h}AM  
    <ch}]-_  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ;[UI ]?A%  
           Y<u%J#'[  
    #HH[D;z  
    SMIDW}U2S  
    :o ~'\:/  
    C0 KFN  
    感兴趣的优化函数 b_a k@LYiu  
    • 效率满足(>95%) {lH'T1^m  
    • 信噪比满足(<30db) mI!iSVqr  
    • 杂散光满足(<5%) \O4s0*gw  
    uS,?oS  
    11.总结 j~1K(=Ng  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 -3i(N.)<;  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 c+E\e]{  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 -(F} =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。 Q,JH/X  
    • 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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