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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。 '[`.&-;  
    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。 UyD=x(li  
    2Z7smDJ  
    2.模拟任务 (}gF{@sn  
    <kPU*P,  
    DOE: R:0Fv9bwS  
    相位型衍射 ;# {XNq<1  
    光束整形器 )amdRc  
    直径:2mmx2mm 0pBlmPafY  
    形状:圆形 A9p$5jt7  
    相位级次:16 1PjSa4  
    rAn''X6H  
    jR }h3!  
    3.建模任务:入射光场 (.<Gde#  
    fG0rUi(8  
    高斯准直激光光束的光束参数 -58r* [=8  
    u;h9Ra1  
    波长:632.8nm ,#gA(B#  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm [~f%z(vI  
    ZKAIG=l&!  
    \>23_d0  
    x>&1;g2r  
    4.建模任务:期望输出光场 o Ep\po1  
    |Wi$@sWO  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): < ynm A  
     W* `2lf  
    • FWHM-直径:0.5mm qJ5Y}/r  
    • 边缘宽度:50um c<pr1g  
    • 效率:>95% f o4j^,`  
    • 信噪比(SNR):>30dB !;zacw  
    • 杂散光:<5% l')?w]|  
    Le|Ho^h,Y  
    `)1_^# k  
    H5^ 'J`0\  
    5.设计方案 $MB56]W8  
    Tx`;y|  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 /NMd GKr  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 }y x'U 3  
    P `T&zK  
    ?9OiF-:n  
    hi`\3B  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 w[~$.FM/  
    l?pZdAE  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 x AkM_<  
    • 用户必须输入所需的信息 Rkw)IdB  
    - 入射场 2}b1PMpZG  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) .v/s9'lB  
    - 系统参数 F4YCU$V  
    - 制造条件 NVcL9"ht*@  
    8QXxRD;0:  
    k .KN9=o  
    F?T3fINR  
    7.设计过程 b@/z^k{%  
    {%N*AxkvId  
    bF|j%If%  
    2oGl"3/p  
    N&-d8[~  
    w2@ `0  
    设计和优化过程由两步完成: LXJ"ct  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^ :6v- Yx  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 VkRvmKYl  
    UF|v=|*{#  
    8.系统模拟 eH(8T  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 iVFHr<zk  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  Ae <v  
    • 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。 ++5W_Ooep  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 Pi40w+/  
    w`CGDF\Oo  
    O<)"k j 7  
    x5c pv  
    9. 初始几何光学设计的结果 rgRh ySud  
    4 "@BbVYR  
    NMJ230?  
    p*-o33Ve  
    感兴趣的优化函数 8N'`kd~6[  
    • 效率满足(>95%) >C*q  
    • 信噪比不满足(<30db) )67Kd]  
    • 杂散光不满足(>5% J&@[=zBYw  
    gX{V>T(<  
    qg 4:Vq  
    S=0zP36kH:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \XCs(lNh  
           kgEGL]G>  
    *QG>U[  
    ;E,%\<  
    5dXC  
    "c\ZUx_i6  
    感兴趣的优化函数 z%}^9  
    • 效率满足(>95%) Ki,]*-XO  
    • 信噪比满足(<30db) j;=+5PY  
    • 杂散光满足(<5%) {[m %1O1  
    %+:%%r=Q  
    11.总结 WID4{>G2  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 Gm}ecW  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 smoz5~  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 I%h9V([  
    • 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。 }mxy6m ,  
    • 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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