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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。 e-{k;V7b  
    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。 q| gG{9  
    nuKjp Ap!  
    2.模拟任务 nJ'O(Wh,)  
    j6IWdqXe  
    DOE: #,!.e  
    相位型衍射 0[9A*  
    光束整形器 v0= ^Hy m  
    直径:2mmx2mm uF@Q8 7G  
    形状:圆形 FS`{3d2K +  
    相位级次:16 d;;]+%  
    k\x>kJ}0  
    mm:\a-8j  
    3.建模任务:入射光场 z#bO FVg#  
    .xCO_7Rd  
    高斯准直激光光束的光束参数 AP/5, M<  
    Ay2Vz>{  
    波长:632.8nm V\)@Yk2  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm Ojie.+'SB  
    $S=lm {  
    ,$W7Q  
    eN N%%Q  
    4.建模任务:期望输出光场 ;f0+'W  
    0I~xD9l9  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):  ] |~],\  
    >!`T=(u!  
    • FWHM-直径:0.5mm VEo>uR  
    • 边缘宽度:50um 4J-)+C/edx  
    • 效率:>95% _YO` x  
    • 信噪比(SNR):>30dB X#gZgz ='  
    • 杂散光:<5% 8cR4@Hqx  
    3EF|1B/5  
    ~A [ Ju%R  
    .CrahV1G  
    5.设计方案 Q[`_Y3@j  
    N;<<-`i  
    • 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)。 3V LwMF?  
    • 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)。 2$=?;~  
    waO*CjxE:  
    (Dq3e9fX  
    ryN/sjQC  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 <iJ->$  
    $*L@y m  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Qighvei  
    • 用户必须输入所需的信息 3DMfR ofg  
    - 入射场 YNHn# 98\  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) U#d&#",s  
    - 系统参数 @j5W4HU  
    - 制造条件 )uZ<?bkQ  
    )5Gzk&|  
    D3(|bSca  
    Ny p5=  
    7.设计过程 :=UeYm @  
    2O`uzT$  
    ^e<0-uM" s  
    %L<VnY#%u  
    V5qvH"^  
    Pm7,Nq)<>n  
    设计和优化过程由两步完成: $zyY"yWRZ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )?I1*(1{A  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 q8P| ]  
    E3_EXz9 h  
    8.系统模拟 G@ BrU q  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 -Ufd+(   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }bAd@a9>3  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 .kBi" p&  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 YJ. 'Yc  
    :7@"EW  
    b ]1SuL  
    =JX.* MEB  
    9. 初始几何光学设计的结果 #@ 3RYx  
    \,ir]e,1  
    dxUq5`#G,  
    Hx62x X  
    感兴趣的优化函数 bx!Sy0PUJ  
    • 效率满足(>95%) 91jv=>=DM  
    • 信噪比不满足(<30db) %Kd8ZNv  
    • 杂散光不满足(>5% P\*-n"  
    V0c*M>V  
    g@`14U/|  
    ~}$:iyJV(>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %n=!H  
           }i|o":-x+  
    ( y'i{:B  
    "|.>pD#0&  
    #:DDx5%x<b  
    bhnm<RZ  
    感兴趣的优化函数 y%v<Cp@R  
    • 效率满足(>95%) UI_|VU>J  
    • 信噪比满足(<30db) J<>z}L{  
    • 杂散光满足(<5%) $/Zsy6q:  
    hc`9Y  
    11.总结 rcOpOoU|  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 I8 8y9sW  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 V[rNJf1z  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 i8Yl1nF  
    • 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。 nxA]EFS  
    • 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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