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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。 q5?L1  
    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。 0l1.O2 -  
    %uEtQh[  
    2.模拟任务 ss; 5C:*y  
    <~O}6HQ#  
    DOE: i7f%^7!  
    相位型衍射 y.fs,!|%@  
    光束整形器 !a4cjc(  
    直径:2mmx2mm leIy|K>\m  
    形状:圆形 k<,u0  
    相位级次:16 2C{/`N  
    bx7\QU+  
    wDZ  
    3.建模任务:入射光场 b=_{/F*b?  
    ixzTJ]yu  
    高斯准直激光光束的光束参数 'g]=.K+@}  
    #Jv43L H  
    波长:632.8nm 'f6PjI  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm I <xy?{s  
    yXXvs'$R \  
    k)i"tpw  
    U,38qKE  
    4.建模任务:期望输出光场 bHJoEYY^  
    = uk`pj  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): !Z-9tYO  
    55,=[  
    • FWHM-直径:0.5mm X [!X>w&z|  
    • 边缘宽度:50um +:!ScG*  
    • 效率:>95% s~)L_ p  
    • 信噪比(SNR):>30dB -HN%B?}. x  
    • 杂散光:<5% jPpRsw>  
    T aEt  
    H lF}   
    8Yxhd .  
    5.设计方案 }<.7xz|V  
    []r T? -  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 CvP`2S\  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 OFIMi^@  
    d>;2,srUf  
    '}T;b}&s  
    ;{]8>`im&4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =Iy/cHK  
    N-D(y  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #TIX_RXh  
    • 用户必须输入所需的信息 VOg/VGJ  
    - 入射场 2J)74SeH  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP)  XL&hs+Y  
    - 系统参数 Vk WO}  
    - 制造条件 [\88@B=jXP  
    &7fY_~)B  
    {vLTeIxf.G  
    6TY){P w  
    7.设计过程 a6k(9ZF  
    6GY32\Ac  
    )>?! xx_`  
    Mq76]I%  
    @uoT{E[  
    aN:HG)$@  
    设计和优化过程由两步完成: u >81dO]H  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Lr wINVa  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 XynU/Go,  
    ~Vwk:+):  
    8.系统模拟 NoJUx['6  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 m**0rpA  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 y-%nJD$  
    • 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。 ]c5DOv&  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 \y[Bu^tk  
    W^003*m~~K  
    i^/ eN  
    Y+!Ouc!$  
    9. 初始几何光学设计的结果 k\nH&nb  
    kV_#9z7%  
    Z+r%_|kZ  
    {ms,q_Zr  
    感兴趣的优化函数 ,Y$F7&  
    • 效率满足(>95%) ,tcP=f dk]  
    • 信噪比不满足(<30db) 7WgIhQ~  
    • 杂散光不满足(>5% JL?Cnk$!  
    Tt{U"EFO  
    x(rd$oZO  
    iJ,M-GHK  
    10. 后续IFTA优化后的结果 z Z@L4ZT  
           ,2RC|h^O,  
    )Y=w40Yzd  
    AGl|>f)  
    ".Lhte R?  
    o lYPlH F  
    感兴趣的优化函数 +fC#2%VnU  
    • 效率满足(>95%) IRlN++I!  
    • 信噪比满足(<30db) 1P(%9  
    • 杂散光满足(<5%) wCV>F-  
    #DQX<:u  
    11.总结 17WNJ  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 \Y51KB\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 uo]Hi^r.l  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ->#y(}  
    • 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。 ' 9IP;  
    • 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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