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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。 R"=M5  
    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。 e/3hb)#;  
    sI'HS+~pU  
    2.模拟任务 1lQ1 0J  
    a[!d)Y:zx  
    DOE: N~kYT\$b#  
    相位型衍射 ;5l|-&{@*  
    光束整形器 atAA[~  
    直径:2mmx2mm g!8lW   
    形状:圆形 )gLasR.1  
    相位级次:16 J|q_&MX/  
    !Ch ya  
    4>HGwk@+8  
    3.建模任务:入射光场 wz#n$W3mGf  
    srkOa d  
    高斯准直激光光束的光束参数  M:$nL  
    ?C{N0?[P-  
    波长:632.8nm qTGy\i  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm iau&k `b`  
    TK>}$.c%+  
    0A9cu,ZdUR  
    NeEV !V8  
    4.建模任务:期望输出光场 Ye6O!,R  
    "F}Ip&]hAG  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): FHC7\#p/9Z  
    qQ'@yTVN  
    • FWHM-直径:0.5mm <i6MbCB  
    • 边缘宽度:50um eH8.O  
    • 效率:>95% k}.nH"AQ  
    • 信噪比(SNR):>30dB u2Obb`p S  
    • 杂散光:<5% q}i87a;m  
    !/zj7z !  
    :<gk~3\  
    c53`E U  
    5.设计方案 hdL2`5RFF  
    t_dg$KB  
    • 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)。 J|IDnCK  
    • 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)。 ~dLZ[6Z  
    3\G=J  
    AlxS?f2w  
    {@%(0d{n}  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 pAuwSn#i  
    sCl,]g0{  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 t@n (a  
    • 用户必须输入所需的信息 <k6xScy$}  
    - 入射场 h)vTu%J:  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) LH;G :  
    - 系统参数 -c@ 5qe>  
    - 制造条件 Qg!*=<b  
    aO%FQ)BT  
    }C1wfZ~F~  
    O;BPd:<  
    7.设计过程 Zto E= 7K  
    Z(M)2  
    eHe /w9`$R  
    dDbC0} x/  
    '=.Uz3D'0  
    [#Vr)\n  
    设计和优化过程由两步完成: n #I}!x>2  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 JrTBe73.]j  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 l)s+"C#  
    *,*qv^  
    8.系统模拟 4/WCs$  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @&##c6\$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 X)OP316yx  
    • 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。 Uc0'XPo3I  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 #>B1$(@  
    , ~X;M"U  
    7F:;3c  
    G\ZRNb  
    9. 初始几何光学设计的结果 );DIrA  
    U(4_X[qD  
    @|Bp'`j%J  
    FF~4y>R7u  
    感兴趣的优化函数 m0\}Cc  
    • 效率满足(>95%) ;_5 =g  
    • 信噪比不满足(<30db) wR4u}gb#q  
    • 杂散光不满足(>5% 'LLx$y.Ei[  
    KB*=a   
    ZMg9Qt  
    RsfT Ub)<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ki6.'#%7  
           _Pi:TxY   
    d}cJ5 !d  
    $ow`)?sh  
    L"6/"L  
    NOp=/  
    感兴趣的优化函数 Q]UYG(  
    • 效率满足(>95%) f+Li'?  
    • 信噪比满足(<30db) , %O3^7i  
    • 杂散光满足(<5%) !DL53DQ#  
    `1<3Hu_  
    11.总结 %E7.$Gj%  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 3|r!*+.  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 aB6LAb2z;T  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 *"{Z?< 3  
    • 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。 W?J[K;<  
    • 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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