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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。 ;~n^/D2.  
    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。 "?s  
    T!t9`I0Zz  
    2.模拟任务 otdm r w|  
    C]ef `5NR]  
    DOE: ulNMqz\.  
    相位型衍射 QJU\YH%}  
    光束整形器 u56WB9Z  
    直径:2mmx2mm Ko %e#q-  
    形状:圆形 ?l^NKbw  
    相位级次:16 \W"p<oo|H  
    (vwKC D&  
    B<&g  
    3.建模任务:入射光场 v`r*Yok;`  
    G/yYIs  
    高斯准直激光光束的光束参数 D[3QQT7c  
    %ZGG6Xgw  
    波长:632.8nm "; mlQyP  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm `"y:/F"{  
    gh.+}8="  
    y`J8hawp  
    B1b9 JS(>  
    4.建模任务:期望输出光场 |eP5iy wg  
    REJHh\:.77  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): oe[f2?-  
    3% O[W  
    • FWHM-直径:0.5mm b-YmS=*  
    • 边缘宽度:50um -BEd7@?A  
    • 效率:>95% ? w@)3Z=u  
    • 信噪比(SNR):>30dB R#HX}[Hb  
    • 杂散光:<5% ricL.[v9S  
    N;i\.oY  
    [rReBgV  
    ?$ M:4mX  
    5.设计方案 DJ|lel/'  
    T (? CDc+  
    • 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)。 G$;cA:p-j  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 \hg%J/  
    &A~hM[-  
    2Wr^#PY60  
    5'n$aFqI  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Zhc99L&K  
    t@q==VHF  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 gB]jLe  
    • 用户必须输入所需的信息 T%w5%{dqJ  
    - 入射场 #q6#nfi"  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) eZ{Ce.lNR  
    - 系统参数 k\\e`=  
    - 制造条件 -!IeP]n#P  
    oObQN;A@6  
    mEyIbMci  
    _=HNcpDA;0  
    7.设计过程 R]4 h)"  
    ogJ *  
    ;Swy5z0=ro  
    ba^/Ar(B  
    ^;wz+u4^l  
    O"J"H2}S  
    设计和优化过程由两步完成: `@8O|j  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !1Nh`FN  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 rTim1<IXR  
    r`Dm;@JU  
    8.系统模拟 5RyxVC0<  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ' 1X^@]+6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |BXp`  
    • 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。 DSlO.) dHu  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 /4KHf3Nr  
    */4hFD {  
    $4hi D;n  
    K?>sP%m)  
    9. 初始几何光学设计的结果 1P WTbd l  
    Cng_*\=O  
    4<Kxo\\S  
    uzIM?.H  
    感兴趣的优化函数 H\$uRA oo*  
    • 效率满足(>95%) d=dHY(ms]  
    • 信噪比不满足(<30db) :"cKxd  
    • 杂散光不满足(>5% S2>$S^[U  
    MhIHfW]b  
    -K/c~'%'*  
    yJMo/!DZ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 v7,-Q*  
           0bOT&Z^  
    P3v4!tR  
    H'Jz:6   
    25<qo{  
    8~3I^I_v  
    感兴趣的优化函数 &a)d,4e<M  
    • 效率满足(>95%) `nY.&YT  
    • 信噪比满足(<30db) o>|DT(Ib  
    • 杂散光满足(<5%) FsS.9 `B  
    Adgfo)X5  
    11.总结 6W:FT Pt44  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 rp|A88Q/!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 5F#FC89Kk  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 9+ |W;  
    • 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。 NDJP`FI  
    • 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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