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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。 8_{XrTw(  
    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。 \4n9m  
    hD,@>ky  
    2.模拟任务 &?M'(` ~  
    9ZG__R3B1\  
    DOE: hSXZu?/  
    相位型衍射 oD_#oX5\  
    光束整形器 k!{h]D0  
    直径:2mmx2mm PY[!H<tt  
    形状:圆形 cWp5pGIzfp  
    相位级次:16 6&L8 {P  
    L87=*_!B;  
    A2"$B\j1  
    3.建模任务:入射光场 "2GssBa  
    ;c|G  
    高斯准直激光光束的光束参数 vf?m-wh  
    yOE N*^6  
    波长:632.8nm ,e+S7 YX  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm Z'_EX7r  
    wu19Pg?F  
    jo ~p#l.'  
    ^\FOMGai  
    4.建模任务:期望输出光场 qQe23,x@5  
    <%=@Ue  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): Mf`@X[-;  
    y5N,~@$r  
    • FWHM-直径:0.5mm xB,(!0{`  
    • 边缘宽度:50um =QW:},sp  
    • 效率:>95% rNeSg=j  
    • 信噪比(SNR):>30dB -](3iPy}  
    • 杂散光:<5% U&L?IT=x  
    X;3gKiD  
    B2)SNhF2Y  
    ])mYE }g  
    5.设计方案 +t p@Tb  
    U\UlQ p?  
    • 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)。 |"k+j_/+  
    • 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)。 Yjix]lUXVf  
    }+BbwBm&  
    )X5en=[)O  
    E(0[/N~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 T<~?7-O"  
    Hb@PQcj  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _A=Pr _kN  
    • 用户必须输入所需的信息 6F08$,%Y  
    - 入射场 );*#s~R  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) A9ru]|?  
    - 系统参数 0uS6F8x@  
    - 制造条件 OM#eJ,MH<)  
    H]&^>Pvh  
    ~\[\S!"  
    XV:icY  
    7.设计过程 ^:,I #]  
    eC*-/$D  
    zM++ Z*  
    U$AV"F&!&}  
    Z)RV6@(  
    k+y>xI,  
    设计和优化过程由两步完成: d(;Qe}ok>  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 .dl4f"k  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 t^(wbC  
    ql%]t~HR0  
    8.系统模拟 KcF#c_f   
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 w $z]Z-  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 VVm8bl.q  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 _.K<#S  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 nZ~J &QK-  
    -aF\ u[b  
    Evb %<`gd  
    3NxwQ,~  
    9. 初始几何光学设计的结果 ff.;6R\  
    6@cT;=W;xj  
    ul[+vpH9  
    \EOPlyf8x  
    感兴趣的优化函数 f)%8*B  
    • 效率满足(>95%) pTIE.:g(  
    • 信噪比不满足(<30db) U8icP+Y  
    • 杂散光不满足(>5% D+69U[P_A  
    A"R5Fd%6pc  
    Bd-@@d.H<  
    Tq`rc"&7u  
    10. 后续IFTA优化后的结果 */E5<DO  
           Uh8c!CA8:\  
    eBxOa  
    M3/_E7Qoj  
    G$!JJ. )d  
    ^Yu%JCN8g  
    感兴趣的优化函数 3v7*@(y  
    • 效率满足(>95%) B kWoK/f4  
    • 信噪比满足(<30db) `w/`qG:dK  
    • 杂散光满足(<5%) WwYy[3U  
    :;u?TFCRx  
    11.总结 kPg| o3H  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 3 CArUP  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 L>1i~c&V  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 8^ezqd`  
    • 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。 <zhN7="  
    • 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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