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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。 aO(iKlZ$  
    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。 Z'uiU e`&  
    RL\?i~'KH  
    2.模拟任务 Z]tQmV8e  
    IC8%E3  
    DOE: ?EHheZ{  
    相位型衍射 z%T|L[(6  
    光束整形器 |& jrU-(  
    直径:2mmx2mm imzPVGCD{  
    形状:圆形 l\Ww^   
    相位级次:16 $%'3w~h`  
     h 7l>(3  
    <HN{.p{  
    3.建模任务:入射光场 `$6~QLUf  
    F&7|`o3  
    高斯准直激光光束的光束参数 bi",DKU{l  
    [eOv fD  
    • 波长:632.8nm q~W:W}z  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm y:Of~ ]9@  
    ,=[% #gS  
    /Yg&:@L  
    :{lP9%J-  
    4.建模任务:期望输出光场 tk=S4 /VWv  
    '6>*J  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): :lvBcFw  
    mb1c9  
    • FWHM-直径:0.5mm ]cmX f  
    • 边缘宽度:50um ysp`(n=  
    • 效率:>95% [ >\|QS|  
    • 信噪比(SNR):>30dB 7[u>#8  
    • 杂散光:<5% gOW8 !\V  
    y5+%8#3  
    S >CKm:7  
    nQ_{IO8/6W  
    5.设计方案 0('ec60u  
    ,R<9yEWm  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 u Z-ZZE C  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 1,bE[_  
    5~:/%+F0=  
    2@GizT*mA  
    ,%l}TSs  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]- `wXi"  
    "z3rH~q72  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 E BBd  
    • 用户必须输入所需的信息 lNa+NtQu  
    - 入射场 %%uE^nX>  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) \P?X`]NwnO  
    - 系统参数 T:Klr=&V  
    - 制造条件 eJHh}  
    RLnL9)`W  
    /+SLq`'u)  
    % |D)%|Z  
    7.设计过程 x}?<9(nE c  
    d>8" -$  
    M] /aW  
    #H>{>0q  
    Q[7i  
    &o;0%QgF  
    设计和优化过程由两步完成: "}fweCBgo  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $Xu3s~:S  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 YoKyiO!   
    0Lxz?R x]<  
    8.系统模拟 =xI'|%  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 PFh ^Z L  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 V ;XKvH  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 ns8s2kYcm  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 A>yU0\A  
    L9 D`hefz  
    <'I["Um  
    )O~[4xV~  
    9. 初始几何光学设计的结果 e /JQ #A  
    ~-BF7f 6C  
    1q;v|F  
    ZYwcB]xE z  
    感兴趣的优化函数 } p'ZMj&  
    • 效率满足(>95%) H,!xTy"Wh  
    • 信噪比不满足(<30db) L8QWEFB|  
    • 杂散光不满足(>5% _8VP'S=  
    @LKQ-<dZG  
    ATNOb  
    u]J@65~'b  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Pd*[i7zhC  
           w )R5P[b  
    fGo4&( U  
    1sQIfX#2f  
    0mY Y:?v  
    SiratkP9n7  
    感兴趣的优化函数 i--t ?@#  
    • 效率满足(>95%) {m.$EoS  
    • 信噪比满足(<30db) }rTH<! j  
    • 杂散光满足(<5%) (jgk! 6  
    &XP(D5lf`B  
    11.总结 c3A\~tHW  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 &],uD3:5O  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "s*-dZO  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ]A#lV$  
    • 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。 Sqo+cZ  
    • 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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