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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。 j1K~zG  
    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。 P$AHw;n[R  
    9aIv|cS?  
    2.模拟任务 ^Dfqc-]  
    Iw#[K  
    DOE: :(3'"^_NA  
    相位型衍射 lq`7$7-4  
    光束整形器 ~WV1t][  
    直径:2mmx2mm }y+a )2  
    形状:圆形 4-'0# a  
    相位级次:16 sMJa4P>O@  
    "av/a   
    ,5t_}d|3C=  
    3.建模任务:入射光场 *?Wr^T  
    xZV|QVY;  
    高斯准直激光光束的光束参数 I7'v;*  
    =bvLMpa  
    波长:632.8nm *(/b{!~  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm 6*>vie  
    l#>A.-R*`  
    XIM?$p^  
    -,mV~y  
    4.建模任务:期望输出光场 mc,HliiJ  
    ~e){2_J&n  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ^y|`\oyqwN  
    Z%3)w.  
    • FWHM-直径:0.5mm ,~l4-x.,  
    • 边缘宽度:50um bsI?=lO  
    • 效率:>95% -I#<?=0B  
    • 信噪比(SNR):>30dB C^U>{jf !  
    • 杂散光:<5% %,Y^Tp  
    S|yDGT1  
    W7~OU(}[`  
    }ri7@HCY4  
    5.设计方案 NcSi%]  
    6Ol)SQE,  
    • 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)。 %5Elj<eHZ  
    • 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)。 $Nj'_G\}  
    t`V U<  
    Di$++T8"  
    4Xv."L  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 4!'4 l=jO  
    [,z>msEB.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !|"LAr9u  
    • 用户必须输入所需的信息 $B%3#-  
    - 入射场 &&96kg3  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) |hu9)0 P  
    - 系统参数 6gq`V,  
    - 制造条件 v?DA>  
    L N'})CI8m  
    T^Xum2Ec  
    JVPLE*T  
    7.设计过程 <2I<Z'B,e  
    GN|xd+O_  
    *zX^Sg-[  
    dFnu&u"  
    ;,B $lgF  
    vFgnbWxG  
    设计和优化过程由两步完成: x$bCbg  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !T]bz+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 C7 9~@%T  
    )OQih+#?W  
    8.系统模拟 P[Id[}5Pw  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 emS7q|^  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 >>h0(G|  
    • 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。 j5 W)9HW:  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 $\nAGmp@  
    l9NET  
    <gY.2#6C\%  
    rPJbbV",+^  
    9. 初始几何光学设计的结果 O-<nL B!Wf  
    Aq&H-g]s  
    MrS~u  
    6 &MATMR  
    感兴趣的优化函数 <\\,L@  
    • 效率满足(>95%) mS-{AK  
    • 信噪比不满足(<30db) ? y^t  
    • 杂散光不满足(>5% 2&:w_KJ  
    {F*81q\  
    m<:g\_<  
    %4h$/~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 #)<WQZ)  
           Sh o] ~)XX  
    >iWw i'T=  
    OjY#xO+'  
    roWg~U(S  
    Ap%tm)@1  
    感兴趣的优化函数 aK'%E3!~=x  
    • 效率满足(>95%) qMmhmH)Gp  
    • 信噪比满足(<30db) .!h`(>+@  
    • 杂散光满足(<5%) 2c8e:Xgv  
    UE%~SVi.#  
    11.总结 ]1i1_AR'`  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 /Os;,g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *Zk$P.]  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 $N17GqoC  
    • 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。 !" 7ip9a  
    • 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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