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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。 3J}bI {3  
    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。 zW^@\kB0D  
    kSw.Q2ao  
    2.模拟任务 DP9hvu/85  
    FiqcM-Af4  
    DOE: 6]^}GyM!  
    相位型衍射 Pw'3ya8  
    光束整形器 y85/qg) H^  
    直径:2mmx2mm ;[@< ,  
    形状:圆形 ?J~(qaa;  
    相位级次:16 pemb2HQ'4j  
     P-QZ=dm  
    X}xy v  
    3.建模任务:入射光场 b#^UP  
    jC<!Ny-$  
    高斯准直激光光束的光束参数 GKwm %A  
    |L4K#  
    波长:632.8nm i9oi}$;J  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm iVt6rX  
    T0Q)}%L  
    >_]j{}~\k  
    gX34'<Z  
    4.建模任务:期望输出光场 [L,Tf_t^Y  
    :d-+Z%Y  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): s7<x~v+^  
    F%x8y  
    • FWHM-直径:0.5mm o+(.Pb  
    • 边缘宽度:50um Cv|ya$}a  
    • 效率:>95% kQ~*iY  
    • 信噪比(SNR):>30dB `Q*L!/K+  
    • 杂散光:<5% +I7n6s\  
    ;z>)&F  
    _d&FB~=  
    ,&!Txyye  
    5.设计方案 QOkPliX  
    @ Sw[+`  
    • 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)。 fNc3&=]]  
    • 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)。 #!KbqRt  
    XU .FLNe  
    8|`4D 'Ln  
    K<KyX8$P0  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Qj?FUxw  
    DGTSk9iK(  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 k#% BxT  
    • 用户必须输入所需的信息 mV} peb  
    - 入射场 2`Xy}9N/Y  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) x5k6yHn  
    - 系统参数 ~&=-*  
    - 制造条件 #n 7uw  
    TDdFuO'}  
    *?K3jy{  
    j9sf~}D>  
    7.设计过程 [Zk|s9  
    *Y6BPFE*4  
    GmB7@-[QA%  
    yK<%AV@v  
    52BlFBNV  
    =u(. Y  
    设计和优化过程由两步完成: _mKO4Atw  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4,T!zT6&  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 `itaQGLD  
     [ottUS@  
    8.系统模拟 /+ vl({vV  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 iK1<4)  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  ;OQ{  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 9. Q;J#;1  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 -4o6 OkK<  
    a5:Q%F<!  
    ad8kUHf  
    Sb+pB58&N  
    9. 初始几何光学设计的结果 ~oh=QakW  
    JNRG [j  
    _) 2fXG!  
    p mcy(<  
    感兴趣的优化函数 0ejx; Mum  
    • 效率满足(>95%) &96I4su  
    • 信噪比不满足(<30db) |f&)@fUI  
    • 杂散光不满足(>5% /i$E|[  
    900#K   
    K_',Gd4L  
    yv^j~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 (Sr&Y1D  
           v{^_3 ]  
    ~xpU<Pd*  
    Gvw4ot/  
    2j` x^  
    I4ZL +a  
    感兴趣的优化函数 p#) u2^  
    • 效率满足(>95%) W~k"`g7uu  
    • 信噪比满足(<30db) sptDzVM  
    • 杂散光满足(<5%) (m4`l_  
    YA O, rh  
    11.总结 V03U"eI="  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 |\%[e@u  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *+re2O)Eh'  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 3:X3n\z  
    • 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。 uuHR!  
    • 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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