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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: 2024-10-31
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 BT}&Y6  
    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。 _V`DWR *  
    cu+FM  
    2.模拟任务 # W"=ry3{  
    >LDhU%bH  
    6Aocm R0D'  
    DOE: _UuC,Pl3  
    相位型衍射 47J5oPT2'  
    光束整形器 Z1"v}g  
    直径:2mmx2mm 6-O_\Cq8  
    形状:圆形 Dd` Mv$*d8  
    相位级次:16
    DK}"b}Fvq  
    43=,yz2Ef  
    U(x]O/m  
    3.建模任务:入射光场 >t7x>_~   
    Y".RPiTL  
    .YuJJJv  
    高斯准直激光光束的光束参数 z;y:9l  
    =FD;~  
    波长:632.8nm }V\N16f  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm Kv~U6_=1O  
    g:EVhuK  
    cp h:y  
    X]y)qV)a[c  
    4.建模任务:期望输出光场 bJD;>"*  
    Wl}&?v&@  
    mkR2i>  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): Vx-7\NB  
    i&n'N8D@  
    • FWHM-直径:0.5mm ]kboG%Dl?9  
    • 边缘宽度:50um }}<z/zN&^  
    • 效率:>95% --DoB=5%8  
    • 信噪比(SNR):>30dB A~mum+[5  
    • 杂散光:<5% G+F: 99A  
    <m'ow  
    `/_G$_  
    Od|$Y+@6  
    5.设计方案 TjG4`:*y#m  
    C"{k7yT  
    z<5m fAm  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 3)RsLI9  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 fj&i63?e  
    h;0S%ZC  
    N 8-oY$*  
    @$z<i `4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &zo|Lfe  
    \Acqr@D  
    y a_<^O 9  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .rf" (lM  
    • 用户必须输入所需的信息 Ox-|JJ=  
    - 入射场 > %KuNy{  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) <'g:T(t  
    - 系统参数 b Ax?&$  
    - 制造条件 z0do;_x]E  
    GDuMY\1  
    & j+oJasI  
    |p-t%xDdr  
    7.设计过程 5>TK^1 :  
    =xS+5(  
    y  TDNNK  
    YtWJX kB  
    2rZx Sg  
    9WR6!.y#f  
    CH<E,Z C1T  
    设计和优化过程由两步完成: 1u9LdkhnY  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?)#5X_V-q  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 i _%Q`i  
    ',S'.U  
    8.系统模拟 rX1QMR7?  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @|tL8?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 fX|Y;S-@+  
    • 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。 )=etG  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 @qHNE,K  
    @n": w2^B  
    tmtT (  
    #KiRfx4G  
    9. 初始几何光学设计的结果 y? co|  
    YGsWu7dG  
    )[|3ZP`  
    xagBORg+Bd  
    h?azFA~  
    感兴趣的优化函数 FJ6u.u  
    • 效率满足(>95%) 9,"L^W8"k  
    • 信噪比不满足(<30db) aVd,xl  
    • 杂散光不满足(>5% J`^I./  
    c7FRI0X  
    -Zz$~$  
    `kJ^zw+  
    ) v,:N.@Q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Jtk|w[4L  
           ~7Tc$ "I  
    = MOj|NR [  
    ,9o"43D:a|  
    v7`HQvQEz=  
    ;/rXQe1  
    感兴趣的优化函数 r'*}TM'8  
    • 效率满足(>95%) 5>\/[I/!  
    • 信噪比满足(<30db) +@/"%9w  
    • 杂散光满足(<5%) [ra_ 2R  
     1OF& *  
    11.总结 _Iv6pNd/  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ~Wa6J4B{K  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hHMN6i  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 UZpIcj cL  
    • 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。 E!P yL>){  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 b^$|Nz;  
     
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