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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。 Fab gJu  
    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。 w5Lev}Rb  
    V7DMn@Ckw  
    2.模拟任务 #$n >+ lc  
    q#D-}R_RN  
    DOE: (`'(`x#  
    相位型衍射 _?~EWT   
    光束整形器 ^`iqa-1  
    直径:2mmx2mm &l M=>?  
    形状:圆形 kZ5;Fe\*  
    相位级次:16 9 n0 ?0mk  
    8/gA]I 6=#  
    7C / ^ Gw  
    3.建模任务:入射光场 b,h@.s  
    t9l]ie{"o.  
    高斯准直激光光束的光束参数 =Vie0TV&h  
    6K Cv  
    波长:632.8nm -qyhg-k6  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm BcXPgM!Xqz  
    tEuVn5  
    u0;k_6N  
    \gCh'3  
    4.建模任务:期望输出光场 d#(ffPlq  
    3R>"X c  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): K]SsEsd  
    F% < ZEVm  
    • FWHM-直径:0.5mm "50 c<sZSB  
    • 边缘宽度:50um 2p %j@O  
    • 效率:>95% h[ cqa  
    • 信噪比(SNR):>30dB k^@dDLr"  
    • 杂散光:<5% mE"(d*fe'  
    #=uV, dw  
    /$NR@56 \  
    D]=V6l=  
    5.设计方案 [zJ|61^  
    i"`N5  
    • 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)。 YQ|o0>  
    • 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)。 _s18^7  
    ;UpdkY 1  
    ~e<^jhpJ  
    O>y*u8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7S/\;DF  
    FJD;LpW  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 fnJx$PD~  
    • 用户必须输入所需的信息 s|vx2-Cu]  
    - 入射场 kD46Le++B  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) )vD:  
    - 系统参数 }D]y -BbA.  
    - 制造条件 " M3S  
    J?Bj=b  
    H krhd   
    50e vWD  
    7.设计过程 De ([fC  
    <:>[24LJ{  
    qTz5P  
    yZ-Ql1 1  
    eGW h]%  
    $9@3dM*E?Z  
    设计和优化过程由两步完成: 9 K>~9Za  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Nd He::  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 cTja<*W^xv  
    LFAefl\  
    8.系统模拟 ~^/BAc  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 o'_eLp  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Z|B`n SzH  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 9^CuSj  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 =4uO"o  
     p ~pl|  
    0 s@>e  
    siOyp ]  
    9. 初始几何光学设计的结果 *SYuq)  
    8dh ?JqX  
    1()pKBHf  
    W[LQ$uj  
    感兴趣的优化函数 &`}d;r|yn1  
    • 效率满足(>95%) C:_-F3|]cJ  
    • 信噪比不满足(<30db) 19bqz )  
    • 杂散光不满足(>5% #Cb~-2:+7  
    [5PQrf~Mo  
    a+B3`6  
    Q sPZ dC  
    10. 后续IFTA优化后的结果 -n:;/ere7-  
           *-3*51 jW  
    D1V^DbUm_  
    B$G9#G6pZ  
    yPf,GB"  
    m0*_  
    感兴趣的优化函数 &<Fw  
    • 效率满足(>95%) bwK1XlfD.s  
    • 信噪比满足(<30db) L2%npps  
    • 杂散光满足(<5%) gWl49'S>+  
    RijFN.s  
    11.总结  n[7=  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 (Bss%\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 n],"!>=+  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 [M?&JA_$}  
    • 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。 l M a||  
    • 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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