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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。 f7J,&<<5w  
    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。 Uki9/QiX>  
    F}U5d^!2  
    2.模拟任务 %9o+zg? RJ  
    $b>}C= gt  
    DOE: 5h8o4  
    相位型衍射 dn,gZ"<  
    光束整形器 kX[fy7rVt  
    直径:2mmx2mm ~O: U|&  
    形状:圆形 .0|=[|  
    相位级次:16 %M&3VQ9w  
    Rg* J}  
    \dq!q=b\  
    3.建模任务:入射光场 5)'P'kVi7.  
    B8m_'!;;  
    高斯准直激光光束的光束参数 Sdd9Dv?!  
    \Hwg) Uc{  
    波长:632.8nm \iU]s\{).  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm hazq#J!  
    Z0ReWrl;`  
    )NT5yF,m  
    ~|l IC !q  
    4.建模任务:期望输出光场 :eOR-}p'  
    M)!skU   
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 9`"DFFSMS  
    4_LQ?U>$  
    • FWHM-直径:0.5mm }nud  
    • 边缘宽度:50um F9H~k"_ZJR  
    • 效率:>95% PuXUuJx(  
    • 信噪比(SNR):>30dB b2 kWjg.4  
    • 杂散光:<5% 1f4 bt6[  
    dqe7sZl!  
    6^#uLp>  
    4;KWG}~[o  
    5.设计方案 ZPO|<uR  
    4nkE IZ  
    • 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)。 R$m`Z+/@  
    • 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)。 $/_ qE  
    .Q&rfH3  
    LJQ J\bT?  
    (j&A",^^S  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 V 0{tap}  
    ?Zz'|.l@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 8Fq_i-u  
    • 用户必须输入所需的信息 <]G${y*;  
    - 入射场 f h<*8w0H  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) >dQK.CG  
    - 系统参数 4MW ]EQ-  
    - 制造条件 PRs@zkO  
    XnUO*v^]  
    o6}n8U}bk  
    )`HA::  
    7.设计过程 V"RpH,  
    A^Cj1:,  
    4TRG.$2[  
    Ya Y8 `M{  
    =AOWeLk*G  
    NZXjE$<Vr  
    设计和优化过程由两步完成: GsV4ZZ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 w1|Hy2D`0  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 P $ >`  
    lCb+{OB  
    8.系统模拟 {3edTu  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .FP$ IWt/1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "x*-PFT  
    • 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。 uS5o?fg\e  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 KMjg;! y  
    #DI$Oc  
    |3eGz%Sd  
    0 bSA_  
    9. 初始几何光学设计的结果 fCX*R"  
    G?hK9@ |v  
    O/OiQ^T  
    yA7 )Y})>  
    感兴趣的优化函数 'ks{D(`  
    • 效率满足(>95%) s& yk  
    • 信噪比不满足(<30db) GJQc!cqk  
    • 杂散光不满足(>5% 2x} 6\t  
    n9hm790x-  
    >Da~Q WW|  
    K|^wc$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 uJow7-FD  
           U;^[$Aq  
    f7<pEGb  
    pSAR/':eg  
    8X7{vN_3K  
    Hi,t@!!  
    感兴趣的优化函数 d'HOpJE  
    • 效率满足(>95%) (M t5P  
    • 信噪比满足(<30db) ps1@d[n  
    • 杂散光满足(<5%) ,4@|1z{bfm  
    N:BL=} V  
    11.总结 ,=%nw]:  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 6Wf^0ok  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 :Jxh2  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 Z=$  T1|  
    • 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。 2qj{n+  
    • 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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