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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。 FTr'I82m(  
    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。 W] WH4.y  
    )PkW,214#  
    2.模拟任务 LJ6l3)tpD  
    { 1_ <\ ~J  
    DOE: Be9,m!on  
    相位型衍射 s(?%A  
    光束整形器 (xE |T f  
    直径:2mmx2mm .Cf!5[0E  
    形状:圆形 ]9PG"<^k  
    相位级次:16 5KfrkZ  
    FJ^\K+;  
    XS #u/!  
    3.建模任务:入射光场 `kE7PXqa  
    x]@z.Yj  
    高斯准直激光光束的光束参数 t3!OqM  
    u0]u"T&N!  
    波长:632.8nm /OYa1,  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm 8#\|Y~P  
    PD^G$LT  
    =av0a !  
    XUKlgl!+.  
    4.建模任务:期望输出光场 AusjN-IL  
    rW090Py  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): lSBR(a<\y  
    sgDSl@lB  
    • FWHM-直径:0.5mm PxQQfI>  
    • 边缘宽度:50um Y mL{uV$  
    • 效率:>95% MV??S{^4  
    • 信噪比(SNR):>30dB Qwt0~9n(  
    • 杂散光:<5% fL# r@TB-s  
    b;{"@b,Y  
    73]8NVm  
    "GR*d{  
    5.设计方案 q)f_!N  
    FZW`ADq]  
    • 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)。  '6})L  
    • 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)。 AorY#oq  
    Z#B}#*<C  
    _5H~1G%q  
    M PDRMGR@i  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7#d:TXS  
    Q"B8l[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )bR0 >3/  
    • 用户必须输入所需的信息 [*Ai@:F  
    - 入射场 'l=>H#}<B  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) y/ Bo 4fM  
    - 系统参数 E N%{ $  
    - 制造条件 `^,E4Qy  
    #g0_8>t  
    ;ne`ppz0  
    Pc=ei  
    7.设计过程 ]{q=9DczG(  
    Ow*va\0  
    bS2g4]$'po  
    e@ D}/1~=  
    tW4X+d"  
    V8):!  
    设计和优化过程由两步完成: ~nhO*bs}7{  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 CuH4~6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 xZ)K#\  
    e"wz b< b  
    8.系统模拟 T7 "QwA  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 dqJ 8lU?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 i+qg*o$  
    • 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。 wn?oHz*  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 &Z[+V)6,,  
    Z{BK@Q4z  
    Tx~w(A4:  
    @'}2xw[eU  
    9. 初始几何光学设计的结果 ,*U-o}{8C?  
    x?V^ l*  
    B)[RIs  
    N2U&TCc  
    感兴趣的优化函数 g%"SAeG<K  
    • 效率满足(>95%) wW p7N  
    • 信噪比不满足(<30db) E b:iym0  
    • 杂散光不满足(>5% ; M0`8MD  
    zl6]N3+4  
    (J%4}Dm  
    u&1M(~Ub=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 i a!!jK}  
           oA[`| ji  
    yQUrHxm  
    'DVn /3?X  
    t`E5bWG  
    $(;Ts)P  
    感兴趣的优化函数 U`=r .>  
    • 效率满足(>95%) lAM)X&}0  
    • 信噪比满足(<30db) 7Z`4Kdh .  
    • 杂散光满足(<5%) |v%$Q/zp&  
    -rI7ihr*  
    11.总结 fsPNxy"_  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 C_/eNu\I  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 SQ> Yf\  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 &4|]VOf  
    • 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。 .<>t2,Af  
    • 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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