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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。 v{|y,h&]a  
    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。 f/8&-L  
    2;>uP#1]  
    2.模拟任务 .wq j  
    Z7pX%nj_  
    DOE: C}<e3BXc  
    相位型衍射 e8dZR3JL  
    光束整形器 6?%$e$s  
    直径:2mmx2mm ^.)0O3oC  
    形状:圆形 -QJ8\/1>  
    相位级次:16 bws}'#-*  
    ca3zY|Oo  
    xg, 9~f[  
    3.建模任务:入射光场 Hs8JJGXWB  
    Ih.)iTs~%  
    高斯准直激光光束的光束参数 ZDzG8E0Sq  
    SC%HHu\l  
    波长:632.8nm $eT[`r  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm 6l2O>V  
    l3^'bp6HQ  
    8$]SvfX  
    x?B`p"ifS  
    4.建模任务:期望输出光场 q:M'|5P  
    q1L>nvE  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): k)D5>T  
    cE`qfz  
    • FWHM-直径:0.5mm TAOsg0  
    • 边缘宽度:50um +RM!j9Rq  
    • 效率:>95% $v2t6wS,"  
    • 信噪比(SNR):>30dB l x5.50mI  
    • 杂散光:<5% _~yd  
    |P& \C8h  
    QA^FP8!j  
    K@2"n| S;  
    5.设计方案 cy? #LS  
    O>vCi&  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 N.Q}.(N0  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 A9]& w  
    <w*WL_P  
    ?R sPAL  
    XPdqE`w=$p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 l?_Fy_fBt  
    /%7&De6Xg  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 VuTTWBx  
    • 用户必须输入所需的信息 98 NFJ  
    - 入射场 ]G8"\J4 &  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) jHE^d<=O^  
    - 系统参数 AZik:C"Q  
    - 制造条件 ~&<vAgy,  
    Zw{?^6;cS  
    bFL2NH5  
    0Ba]Zo Z  
    7.设计过程 N8kNi4$mp=  
    iyR"O1]  
    A\9LJ#E  
    =~W=}  
    JJg;X :p  
    Ylu\]pr9|C  
    设计和优化过程由两步完成: nTtEv~a_n  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Ja&S_'P[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ` s+kYWg'Z  
    a @3s71  
    8.系统模拟 ,gG RCp  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9Qu(RbDqC  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \I}EWI  
    • 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。 9(!AKKrr;  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 -w"lW7  
    4:**d[|1  
    Nr*X1lJ6  
    O x`K7$)  
    9. 初始几何光学设计的结果 >/ A'G  
    kMLJa=]$  
    v{"yrC  
    q=`n3+N_H~  
    感兴趣的优化函数 2T?Y  
    • 效率满足(>95%) Val"vUZ  
    • 信噪比不满足(<30db) bd%< Jg+  
    • 杂散光不满足(>5% a-F I`Dv  
    aqQ+A:g  
    |dqESl,2  
    T2rBH]5  
    10. 后续IFTA优化后的结果 o6~JAvw  
           0n kC%j  
    A X1!<K  
    }><[6Uz%  
    L{r4hL [  
    3X DU(#  
    感兴趣的优化函数 aMHC+R1X  
    • 效率满足(>95%) 1+7_L`SB  
    • 信噪比满足(<30db) -$g~,dIwj  
    • 杂散光满足(<5%) T"X]@9g^-  
    4]p#9`j  
    11.总结 P?|\Ig1Gk  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 , #GB  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {n|Uf 5  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 @+p(%  
    • 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。 M?}:N_9<J  
    • 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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