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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。 "?V4Tl~uu  
    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。 &F[/@  
    JQ'NFl9<  
    2.模拟任务 Eu\&}n`i  
    ;Yyg(Ex  
    DOE: x&tad+T  
    相位型衍射 db:b%1hk:  
    光束整形器 [kgT"?w=  
    直径:2mmx2mm Q2PY( #  
    形状:圆形 m,$oV?y>j  
    相位级次:16 )MLOYX  
    1b E$x^P  
    zuWj@YG\.  
    3.建模任务:入射光场 \&]'GsfF  
    &@c=$+#C  
    高斯准直激光光束的光束参数 DIH.c7o  
    Gk*Mx6|N  
    波长:632.8nm D|,d_W  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm -]R7[5C:  
    b4!(~"b.  
    bT*MJ7VVm  
    {bl&r?[y  
    4.建模任务:期望输出光场 ]]Ypi=<'  
    [ECSJc&i  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): R:x4j#(  
    u}D.yI8  
    • FWHM-直径:0.5mm g}@_ @  
    • 边缘宽度:50um 1[C,*\X8v  
    • 效率:>95% }XWic88!~  
    • 信噪比(SNR):>30dB GptJQ=pV  
    • 杂散光:<5% 3_B .W  
    Lg[*P8wE  
    'N)&;ADx-G  
    Cq?l>  
    5.设计方案 NwoBM6 #  
    2I(0EBW  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 w#U3h]>,  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 5Y#yz>B@ ]  
    .6+j&{WNo!  
    bdk"7N  
    9kuL1tcY  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 U")~bU  
    7gfNe kr~W  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `MlQPLH  
    • 用户必须输入所需的信息 'ADt<m_$  
    - 入射场 49^;T;'v  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) BJ<hP9 #  
    - 系统参数 `QXO+'j4  
    - 制造条件 rV)mcfw:Z  
    oh-Y  
    Dr$k6kZ}'U  
    9e^[5D=L  
    7.设计过程 b/5?)!I  
    }|%dN*',  
    ]Vo;ZY_\  
    QUVwO m  
    [0El z@.C  
    M9HM:  
    设计和优化过程由两步完成: !fZ\GOx  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 U8-#W(tRR  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 *?Nrx=O*  
    fchsn*R%-  
    8.系统模拟 EeG7 %S 5(  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 QxH%4 )?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ]@vX4G/  
    • 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。 X#'DS&{  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 ' 7+x,TszI  
     gPh;  
    [5e}A&  
    Urj8v2k  
    9. 初始几何光学设计的结果 pYa8iQ`6U;  
    q.U` mtS  
    t>N~PXr  
    6X~.J4  
    感兴趣的优化函数 u n\!K  
    • 效率满足(>95%) d&4 ve Lu  
    • 信噪比不满足(<30db) U<gM gA  
    • 杂散光不满足(>5% X0Y1I}gD  
    Gole7I  
    '#!nK O2<  
    f6vhW66:?x  
    10. 后续IFTA优化后的结果  QMLz  
           1fm4:xHH  
    "s]r"(MX  
    Q@?8-  
    ;>np2K<`  
    3O7]~5 j1  
    感兴趣的优化函数 x? tC2L  
    • 效率满足(>95%) _8A  
    • 信噪比满足(<30db) !iA 3\Ai"  
    • 杂散光满足(<5%) Z<L}ur  
    rR]U Ff  
    11.总结 N;4bEcWjp  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 p.6C.2q~s]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Swz{5 J2C  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 )UbPG`x8  
    • 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。 $9+|_[ ]v.  
    • 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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