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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。 /CrSu  
    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。 `+]Qz =}  
    ROH|PKb7  
    2.模拟任务 Ogqj?]2QC  
    j*|VctM  
    DOE: yuh *  
    相位型衍射 zYH&i6nj  
    光束整形器 L^1NY3=$  
    直径:2mmx2mm (d(CT;  
    形状:圆形 ]%;:7?5l  
    相位级次:16 )v'WWwXY>  
    k R?qb6  
    U7?;UCmX  
    3.建模任务:入射光场 k$n|*kCh  
    NDN7[7E  
    高斯准直激光光束的光束参数 tj'\tW+s'  
    A @i  
    • 波长:632.8nm W_JlOc!y  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm ./\@Km?  
    [*Z;\5&P  
    wo3d#=   
    D(~U6SR  
    4.建模任务:期望输出光场 em y[k  
    lt/1f{v[:  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): #NQMy:JHD)  
    Fn wJ+GTu  
    • FWHM-直径:0.5mm Pd8![Z3  
    • 边缘宽度:50um B`EJb71^Xy  
    • 效率:>95% x[cL Bc<  
    • 信噪比(SNR):>30dB A[B<~  
    • 杂散光:<5% kXViWOXU^  
    QFA8N  
    q v-8)MSr  
    pJ>P[  
    5.设计方案 49eD1h3'X[  
     \__i  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 %:i7s-0w  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 +V2F#fI/  
    A@`}c,G  
    kBS9tKBWg  
    t^&Cxh  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 RTYvS5 G  
    wH*-(*N "  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 jV i) Efy  
    • 用户必须输入所需的信息 1Yq!~8  
    - 入射场 _YRFet[,m  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) ;[ZEDF5H  
    - 系统参数 xR~h wj  
    - 制造条件 `>o{P/HN  
    J4hL_iCQ  
    R*, MfV  
    6XxvvMA97  
    7.设计过程 ~g91Pr   
    XPc^Tq  
    #mxPw  
    cZ,b?I"Q%  
    x>K Or,f  
    gb1V~  
    设计和优化过程由两步完成: }CSDV9).S  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &C_j\7Dq  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 RH W]Z Pr<  
    FaAC&F@u  
    8.系统模拟 g&L!1<, p  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 +Ze} B*0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 iI T;K@&  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 "x0^#AVg  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 s S+MqBh&I  
    gT. sj d  
    &u."A3(  
    "S[450%  
    9. 初始几何光学设计的结果 u,ho7ht3(  
    h,:m~0gmj  
    LBeF&sb6  
    e+7"/icK  
    感兴趣的优化函数 P}}* Q7P  
    • 效率满足(>95%) (XTG8W sN  
    • 信噪比不满足(<30db) >Er|Jxy  
    • 杂散光不满足(>5% ELoDd&d8  
    z _$%-6  
    |l^uEtG  
    ,_ H:J.ik  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Qp5VP@t  
           -m zIT4  
    N{!i=A  
    ,Fl)^Gl8?  
    QE+g j8  
    &&8x%Pml  
    感兴趣的优化函数 bSlF=jT[S  
    • 效率满足(>95%) %A/0 '  
    • 信噪比满足(<30db) d'gfQlDny  
    • 杂散光满足(<5%) HVCe;eI  
    h+H%?:FX  
    11.总结 AR%4D3Dma  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 9<?M8_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 M] %?>G  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 [85spub&}  
    • 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。 8NJqV+jn)t  
    • 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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