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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。 Dre]AsgiV  
    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。 *Q,0W:~-  
    K=,F#kn  
    2.模拟任务 AU$Uxwz4  
    <^lRUw  
    DOE: sxt-Vs7+6  
    相位型衍射 ka3u&3"  
    光束整形器 B|&"#Q  
    直径:2mmx2mm /IM#.v  
    形状:圆形 ^Y iJV7  
    相位级次:16 !Uq^7Mw  
    qk;{cfzHA  
    +*hm-lv?  
    3.建模任务:入射光场 GO^_=EMR[  
    /, !B2  
    高斯准直激光光束的光束参数 =hMY2D  
    1SR+m>pL  
    波长:632.8nm `4~H/'%QB  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm Yx>"bv  
    t>[KVVg W  
    %!PM&zV  
    $]A/ o(  
    4.建模任务:期望输出光场 )-`;1ca)s  
    HdPoO;  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): N+y&,N,  
    m2v'WY5u  
    • FWHM-直径:0.5mm `IY/9'vT  
    • 边缘宽度:50um L_K=g_]  
    • 效率:>95% ~R@Nd~L  
    • 信噪比(SNR):>30dB [NTtz <i@  
    • 杂散光:<5% g=$1cC+(  
    p f_mf.  
    14"J d\M8  
    ?|ZTaX6A  
    5.设计方案 as>L[jyG/  
    :G<E^<M\)^  
    • 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)。 `8Lo{P  
    • 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)。 ]TyisaT  
    .({smN,B  
    F<(i.o(  
    *>+,(1Fz  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 = hN !;7G  
    Qx'`PNU9\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 C(K; zo*S(  
    • 用户必须输入所需的信息 ]Qe{e3p;  
    - 入射场 oI#a_/w  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) vVgg0Y2  
    - 系统参数 {pHM},WJ  
    - 制造条件 U_{Ux 2  
    Qr$;AZ G  
    H Tz  
    KR%{a(V;7  
    7.设计过程 u SR~@Lj ~  
    p+Y>F\r&w  
    w/IZDMBf|  
    XZ5 /=z  
    wX*K]VMn  
    MXyaE~LK  
    设计和优化过程由两步完成: $]q8, N|1  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =lu/9 i6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 d`/tE?Gw  
    is@b&V]  
    8.系统模拟 _{ZqO;[u  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 EKz Ad  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 YLVPAODY  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 "kA*Vc#  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 <3j"&i]Tm*  
    V3ndV-uQE  
    :hI@AA>g  
    LvEnXS  
    9. 初始几何光学设计的结果 W mm4hkf  
    > z^#  
    {b@KYR9K  
    {N#KkYH{"  
    感兴趣的优化函数 -<_Ww\%8M  
    • 效率满足(>95%) k`x=D5s\  
    • 信噪比不满足(<30db) .n=Z:*JqQ  
    • 杂散光不满足(>5% +z$pg  
    "t0kAG  
    ":nQgV\ 9  
    <u=4*:QE  
    10. 后续IFTA优化后的结果 NVl [kw  
           0Ld@H)  
    X~xd/M=9^  
    `~W-Xx  
    @l0|*lo%  
    8Mbeg ,P  
    感兴趣的优化函数 E[^ {w  
    • 效率满足(>95%) 8O"U 0  
    • 信噪比满足(<30db) ~QZ"Z tu  
    • 杂散光满足(<5%) UG<79"\i  
    d|iy#hy"_  
    11.总结 /CIh2 ]#e  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 $8crN$ye  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 aceZ3U>W  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ILic.@st  
    • 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。 x{&w?ng  
    • 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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