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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。 y1)ZO_'  
    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。 ~ \]?5 nj  
    ZXIw^!8@/  
    2.模拟任务 hYht8?6}m  
    k-Yli21-/|  
    DOE: E|vXM"zFl  
    相位型衍射 bu9.Hv T'  
    光束整形器 3_ly"\I\  
    直径:2mmx2mm 4_`(c1oA  
    形状:圆形 DL*vF>v  
    相位级次:16 L^jjf8_  
    *4ido?  
    Wc Gg  
    3.建模任务:入射光场 f{.4# C'  
    r7,}"Pl  
    高斯准直激光光束的光束参数 njc-=o  
    fX.1=BjXi  
    波长:632.8nm byFO^pce  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm uGv|!UQw  
    P)l_ :;&  
    s&hr$`V4  
    A;<wv>T  
    4.建模任务:期望输出光场 /&c2O X|Z  
    mqj-/DN6*  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): )q66^% ;S  
    ;I&XG  
    • FWHM-直径:0.5mm 6O <UW.  
    • 边缘宽度:50um .g3=L  
    • 效率:>95% "[eH|z/  
    • 信噪比(SNR):>30dB Sx[ eX,q  
    • 杂散光:<5% 2Rt6)hgY  
    P)kJ[Zv>f  
    m"T}em#   
    sH.=Faos  
    5.设计方案 oOLey!uZw  
    Vr|e(e.%  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 W6Mq:?+D  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 -@e2/6Oi  
    .faf!3d  
    i y8Jl  
    lLp,sNAj  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器  vTgx7gP  
    @0 'U p  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _1NK9dp:  
    • 用户必须输入所需的信息 xbBqR _ H_  
    - 入射场 J\Hv42  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) i!zFW-*5  
    - 系统参数 |{&M#qXe  
    - 制造条件 {fnx=BaG  
    FpiTQC7d  
    zs~Tu  
    #1/~eIEY  
    7.设计过程 {"+M%%`*#  
    (-g*U#   
    i84!x%|P  
    e{7\pQK  
    ;F#(:-:  
    p]%di8&;N  
    设计和优化过程由两步完成: 4 s ax  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 *68 TTBq(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 )Xh}N  
    HeO:=OE~>  
    8.系统模拟 4;I\% qes  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g"Y _!)X  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +4.s4&f)  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 !( rAI  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 4WJY+)  
    >UMxlvTg&  
    "bIb?e2h9G  
    Bz<hP*.O  
    9. 初始几何光学设计的结果 Lx wi"ndP  
    ?0_<u4  
    F?|Efpzow?  
    HMCLJ/  
    感兴趣的优化函数 X58U>4a  
    • 效率满足(>95%) vY-CXWC7  
    • 信噪比不满足(<30db) V6X )L>!xx  
    • 杂散光不满足(>5% RbX9PF"|+  
     ,\s`T O  
    B=!!R]dxA  
    Y>8Qj+d  
    10. 后续IFTA优化后的结果 DxV=S0P  
           8u2k-_9  
    -;7xUNQ  
    SHX`/  
    >U vP/rp  
    E ?Mgbd3  
    感兴趣的优化函数 bGCC?}\  
    • 效率满足(>95%) 3'Y-~^ml|  
    • 信噪比满足(<30db) '9zW#b  
    • 杂散光满足(<5%) c|k_[8L  
    nbF<K?  
    11.总结 |n/;x$Cb  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 !?nO0Ao-$  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 } Bf@69  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 (dq_ ,LI  
    • 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。 TP rq:"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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