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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。 p"ZvA^d\   
    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。 |Ns4^2  
    u}[ a  
    2.模拟任务 QxYm3x5  
    $r/$aq=K  
    DOE: u 2 s  
    相位型衍射 Zv;nY7B  
    光束整形器 4v\HaOk  
    直径:2mmx2mm ,|:.0g[n  
    形状:圆形 0K%okq|n  
    相位级次:16 ]y_ :+SHc  
    HAxLYun(3w  
    o5o myMN  
    3.建模任务:入射光场 Z7a@$n3h  
    i%K6<1R;y{  
    高斯准直激光光束的光束参数 V*jl  
    ba|xf@=&  
    波长:632.8nm >1j#XA8  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm -V/y~/]J  
    tO M$'0u  
    kpgA2u7  
    EN!C5/M{&  
    4.建模任务:期望输出光场 W"c\/]aD  
    W{F)YyR{.  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 5whW>T  
    dk|LC-]`A  
    • FWHM-直径:0.5mm ,*|Q=  
    • 边缘宽度:50um 0;bdwIP3  
    • 效率:>95% ;g0Q_F@;p  
    • 信噪比(SNR):>30dB n n7LL+h  
    • 杂散光:<5% zm&[K53  
    YEu+kBlcQ  
    s2O()u-  
    A8'RM F1  
    5.设计方案 f24W*#IX  
    >+M[!;m}  
    • 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)。 MB)<@.A0  
    • 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)。 yB UQ!4e  
    L7rgkxI7k*  
    [c,V=:Cq  
    b Hr^_ogN  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 duG!QS:  
    (47?lw &  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 dc)%5fV\  
    • 用户必须输入所需的信息 Cqr{Nssu  
    - 入射场 D6bYg `  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) "\o#YC  
    - 系统参数 t "VT['8  
    - 制造条件 _k@cs^  
     S_P&Fv  
    XoKgs,y4  
    [G}dPXD  
    7.设计过程 Nc\DXc-N  
    ~B;}jI]d[  
    p1UloG\  
    &>jz[3  
    )E9!m  
    DTezG':  
    设计和优化过程由两步完成: ^Q8yb*MN  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 dmF=8nff  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 +f/ I>9G  
    ?|5M'o|9  
    8.系统模拟 f;'*((  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #}^waYAk)  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 wkp2A18n  
    • 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。 U"Gx Xrl  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 h@ lz  
    %0Ur3  
    Ch"wp/[  
    u> {aF{  
    9. 初始几何光学设计的结果 _[6sr7H!  
    kkl'D!z2g  
    &wQ;J)13  
    yQhO-jT  
    感兴趣的优化函数 cO5F=ZxR  
    • 效率满足(>95%) "1a;);S=*)  
    • 信噪比不满足(<30db) !<];N0nt#  
    • 杂散光不满足(>5% %6Gg&Y$j!  
    2K:A4)jZ  
    irlFB#..  
    YoKE=ln7  
    10. 后续IFTA优化后的结果 r?DCR\Jq  
           V lx.C~WYn  
    F6U#EvL  
    T,!EL +o4  
    l= {Y[T&  
    9QU\J0c/  
    感兴趣的优化函数 %,[,mW4l   
    • 效率满足(>95%) 5UQ {qm*Q  
    • 信噪比满足(<30db) mu\1hKq;B  
    • 杂散光满足(<5%) Z1fY' f  
    V*n$$-5 1-  
    11.总结 X.<3 /  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ~xqiasE#K  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 T";evM66  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 i:YX_+n  
    • 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。 Z )c\B  
    • 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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