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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。 t6 "%3#s  
    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。 U2#"p   
    4 #MtF'J  
    2.模拟任务 v!~fs)cdE|  
    3)<yod=  
    DOE: i &nSh ]KK  
    相位型衍射 f643#1  
    光束整形器 y&$A+peJ1  
    直径:2mmx2mm _}Ac n$  
    形状:圆形 mp1@|*Sn  
    相位级次:16 ,wb:dj-  
    EHJ.T~X  
    :%=Xm   
    3.建模任务:入射光场 Ko<:Z)PS  
     ,f%S'(>w  
    高斯准直激光光束的光束参数 UERLtSQ  
    z#wkiCRYm  
    • 波长:632.8nm gD @){Ip  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm cA?W7D  
    lfow1WRF  
    Hk3sI-XkA  
    g wRZ%.Cn  
    4.建模任务:期望输出光场 q 'yva  
    W aRw05r  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): Vx u0F]%  
    6P l<'3&  
    • FWHM-直径:0.5mm ^}=,g  
    • 边缘宽度:50um -=Q*Ml#I  
    • 效率:>95% ~,Zc%s~|  
    • 信噪比(SNR):>30dB `Y$4 H,8L  
    • 杂散光:<5% /{ g>nzP  
    `4J$Et%S  
    F v2-(  
    h7Kzq{$  
    5.设计方案 tXs\R(?T  
    m+[Ux{$  
    • 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)。 IFL*kB   
    • 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)。 Ynj,pl  
    &K#M*B ,*p  
    )*J^K?!S  
    K($Npuu]  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :P~6~ K um  
    JX;G<lev  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 sY&IquK^  
    • 用户必须输入所需的信息 g]H<}4lgq"  
    - 入射场 .|70;  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) %5n_ p^xp  
    - 系统参数 T.BW H2gRP  
    - 制造条件 ![=yi tB  
    *] ) `z8Ox  
    K+3=tk]W9u  
    G5 WVr$  
    7.设计过程 EV%gF   
    hL{KRRf>  
    :4/3q|cn  
    .Yn_*L+4*  
    ?+@?Up0wGO  
    :DNY7TvZ  
    设计和优化过程由两步完成: *.t 7G  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @RKryY)  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 (uE!+2C  
    }S-O& Z  
    8.系统模拟 sDlO#  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 YU'E@t5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8(~ h"]`!  
    • 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。 /nA{#HY  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 bROLOf4S  
    \_f(M|  
    T(Eugl"  
    )3EY;  
    9. 初始几何光学设计的结果 w<(pl%  
    !Wnb|=j  
    vA8nvoi  
    OQJ6e:BGt  
    感兴趣的优化函数 j A%u 5V  
    • 效率满足(>95%) e(t\g^X  
    • 信噪比不满足(<30db) H**Xu;/5@  
    • 杂散光不满足(>5% lt8|9"9<  
    4|DWOQ':  
    k5pN  
    YIYmiv5  
    10. 后续IFTA优化后的结果 UP,c|  
           DB}eA N/  
    u'BaKWPS  
    _q-*7hCQ`  
    U>N1Od4vTO  
    xwo<' xT  
    感兴趣的优化函数 0@oJFJrO  
    • 效率满足(>95%) y}|s&4Sq  
    • 信噪比满足(<30db) 0 kW,I  
    • 杂散光满足(<5%) $>LQ6|XRu  
    oCz/HQoBk  
    11.总结 }BP;1y6-r  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 4.t-i5  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 DB,J3bm  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 cbTm'}R(G  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 a&? :P1$  
    • 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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