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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 正序阅读 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。 p*A^0DN'Fn  
    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。 !O 0ZD4/{4  
    i n[n A a  
    2.模拟任务 {Bav$kw;?e  
    {LR#(q$1  
    DOE: DR.3 J`?K  
    相位型衍射 zv$=*  
    光束整形器 e_fg s>o`(  
    直径:2mmx2mm WyKUvVi  
    形状:圆形 A5&>!y  
    相位级次:16 fY| @{]rx  
    D'HL /[@`  
    *#X+Gngo  
    3.建模任务:入射光场 n?TO!5RZK  
    mSVX4XW<  
    高斯准直激光光束的光束参数 Y{x[N}h  
    r9p?@P\:[  
    波长:632.8nm mI _ 6f~  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm ,d/CU  
    ":(Cpf0  
    ;iwD/=Y  
    bUipp\[aV  
    4.建模任务:期望输出光场 g%<{G/Tz  
    f"} 0j|Gg  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 'xu7AKpU)  
    ]8q%bsl+  
    • FWHM-直径:0.5mm 9v5.4a}  
    • 边缘宽度:50um I%VV4,I&pK  
    • 效率:>95% p!rG PyGC  
    • 信噪比(SNR):>30dB 6w .iEb  
    • 杂散光:<5% \a~;8):q=i  
    Cbf,X[u  
    7\Yq]:;O  
    0lJBtk9wn  
    5.设计方案 \sXm Mc  
    +(=[M]5#n  
    • 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)。 ;#Crh}~  
    • 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)。 *Kp ^al  
    9R t(G_'  
    y+~Aw"J}  
    /fcwz5~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 16d{IGMz  
    C9^elcdv  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 z;@S_0M,Z  
    • 用户必须输入所需的信息 H]]>sE  
    - 入射场 =fu_ Jau}  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) J3!k*"P  
    - 系统参数 07HX5 Hd  
    - 制造条件 ]T28q/B;k  
    9BgQ oK@  
    Xb07 l3UG  
    ,"HpV  
    7.设计过程 >=RHE@  
    Lh5+fk~i~8  
    0$dY;,Q.  
    [$Xu  
    lf7H8k,-  
    gs2&0rnOy\  
    设计和优化过程由两步完成: KTS7)2ci  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )F9V=PJE  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 9i xnf=$Jp  
    M3xi 0/.  
    8.系统模拟 4h2bk\z-  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 NIcNL(]  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5Qe}v  
    • 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。 ,\">ovV33  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 J1wGK|F~  
    i\c^h;wX  
    xdSj+507  
    <MDFf nj  
    9. 初始几何光学设计的结果 A UO0  
    Z{>Y':\?<  
    @zpHem dB  
    !-Tmu  
    感兴趣的优化函数 i_Q4bhVj  
    • 效率满足(>95%) b9!J}hto,  
    • 信噪比不满足(<30db) pz z`4VS:  
    • 杂散光不满足(>5% "q#g/T  
    gcY~_'&u  
    p RfHbPV?  
    vskM;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Zi'8~iEH  
           n ;fTx  
    gj(l&F *@  
    Ay. q)  
    I5 7<0  
    UmHb-uk ;  
    感兴趣的优化函数 W!Os ci  
    • 效率满足(>95%) gbi~!S-  
    • 信噪比满足(<30db) z j0pP{y  
    • 杂散光满足(<5%) (inwKRH  
    A-NC,3  
    11.总结 v?iH}7zb%Q  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 Vam8NnZ|r  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ; yC`5  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ZtZV:re=  
    • 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。 >WG91b<Xq  
    • 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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