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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。 ~d&W;mef-  
    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。 Tf.DFfV#y  
    R}0!F 2  
    2.模拟任务 J+f*D+x1  
    p7]V1w:  
    DOE: 5c6?$v /  
    相位型衍射 ,&rHBNS  
    光束整形器 zr1A4%S"  
    直径:2mmx2mm )\fLS d  
    形状:圆形 ;Km74!.e7  
    相位级次:16 {*t0WE&1t  
    </) HcRj'e  
    .L))EB  
    3.建模任务:入射光场 C?7I(b:  
    }:4b_-&Q5  
    高斯准直激光光束的光束参数 vFl06N2  
    N Uo   
    波长:632.8nm K_CE.8G&{  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm x10u?@  
    :B5M#D!dO  
     j#YPo  
    a X:,1^  
    4.建模任务:期望输出光场 *BAR`+;U  
     @1O.;  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): \"?5CHz*  
    MXGz_Db4'  
    • FWHM-直径:0.5mm fHR^?\VVp  
    • 边缘宽度:50um ~)IiF.I b  
    • 效率:>95% _jD\kg#LY  
    • 信噪比(SNR):>30dB pn-`QB:{h  
    • 杂散光:<5% qfl#ki`,  
    5 p! rZ  
    [mA\,ny9  
    5.zv0tJku  
    5.设计方案 $ {5|{`  
    S_dM{.!Z(,  
    • 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)。 M Qlx&.>  
    • 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)。 DNy 6Kw  
    Eao^/MKx-  
    K%RjWX=H  
    e)A-.SRiO$  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 kNrN72qg  
    ud:5_*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Rr6}$]1  
    • 用户必须输入所需的信息 H&E3RU> `  
    - 入射场 #Zt(g(T  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) ;{f4E)t 7  
    - 系统参数 ERz{, >G?  
    - 制造条件 ^QTtCt^:  
    )HJ#|JpxC  
    8a,pDE  
    uo[W|Q  
    7.设计过程 p^THoF'~T  
    r`5svY  
    5!*@gn  
    :DoE_  
    mo  
    d}--}&r  
    设计和优化过程由两步完成: xmNs<mz  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 o#=@!m  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ;X)b=  
    caXSt2|'  
    8.系统模拟 LMTz/M  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %8$ldNhV  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 gjDxgNpa  
    • 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。 8c^Hfjr0  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 =--oH'P=M  
    EEdU\9DH(  
    ;?.w!|6  
    -0f ,qNF  
    9. 初始几何光学设计的结果 /;clxtus  
    -cP7`.a  
    M" R= ;n  
    TAp8x  
    感兴趣的优化函数 AtYqD<hl:  
    • 效率满足(>95%) p`/c&}  
    • 信噪比不满足(<30db) fF]w[lLDv  
    • 杂散光不满足(>5% jHQnD]Hr  
    KuJNKuHa.  
    Z,1b$:+  
    J1g+H2  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Nn='9s9F?}  
           Wf:LYL  
    iph}!3f  
    #$ooV1E  
    P87Lo4R d  
    %_%Bb Qf  
    感兴趣的优化函数 O 8XHaVLg3  
    • 效率满足(>95%) iOJ5KXrAO  
    • 信噪比满足(<30db) W*r1Sy  
    • 杂散光满足(<5%) J^y?nE(j  
    yV?qX\~*  
    11.总结 0,5)L\{ R  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 E4, J"T|@  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 XJ e}^k  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 Z]08gH  
    • 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。 +=K =B  
    • 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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