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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。 bjUe+ #BL  
    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。 *mWS+xcU(L  
    \(Dm\7Q.  
    2.模拟任务 3Mh_ &%!O  
    D{]w +  
    DOE: = r=/L  
    相位型衍射 ]I~BgE;C9  
    光束整形器 O,@QGUoA  
    直径:2mmx2mm e,vgD kI;  
    形状:圆形 ke*&*mx"L  
    相位级次:16 _z^&zuO  
    @zR_[s  
    7B _Wz9y  
    3.建模任务:入射光场 >taT V_,  
    cCtd\/ \  
    高斯准直激光光束的光束参数 sN[q. M?  
    "=f,4Zbj  
    波长:632.8nm ORo +]9)Yv  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm 1\f8-:C  
    Sr10ot&ox  
    :v-,-3AG  
    =Oh/4TbW[  
    4.建模任务:期望输出光场 ^sZHy4-yK#  
    YcaLc_pUx  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): z<"\I60Fe  
    w RTzpG4  
    • FWHM-直径:0.5mm b#e|#!Je  
    • 边缘宽度:50um 6l?KX  
    • 效率:>95% %gEfG#S  
    • 信噪比(SNR):>30dB am WIA`n=  
    • 杂散光:<5% <CP't[  
    j|% C?N  
    .9bP8u2B{  
    j"+R*H(#  
    5.设计方案 doe u`  
    )vur$RX  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 5|[\Se#  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 `_e1LEH  
    ! F&{I  
    u|8V7*)3  
    :'dH)yO  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 .!Q[kn0a  
    rUF= uO(  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 x:Tm4V{  
    • 用户必须输入所需的信息 8J7<7Sx  
    - 入射场 _EZrZB  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) eYjr/`>O  
    - 系统参数 tTrue?  
    - 制造条件 ;fDs9=3#  
    ^$O,Gy)V  
    w0t||qj^>"  
    B8G1 #V_jK  
    7.设计过程 +l$BUX  
    ,}#l0 BY  
    j.rJfbE|X  
    Zz04Pz1  
    {@[z-)N7\,  
    Co>=<\yi  
    设计和优化过程由两步完成: Ih0kd i  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ZA4vQDW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 bc|DC,n?  
    q>ps99[=  
    8.系统模拟 Yf(QU`w_  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >H?{=H+/#  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ]q@6&]9  
    • 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。 %,*{hhfu  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 co%ttH\ n  
    ;/Dp  
    Dx27s  
    O9W|&LAL  
    9. 初始几何光学设计的结果 #}!Ge  
    oos7x6  
    Fn!kest  
    "M.vu}~>  
    感兴趣的优化函数 9rmOf Jo:  
    • 效率满足(>95%) +K%4jIm  
    • 信噪比不满足(<30db) ceR zHq=  
    • 杂散光不满足(>5% g k[8'  
    C_= WL(  
    <OEu 4,~:  
    @ zE>n  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ie~#k[X  
           ^i^/d#  
    _0<EbJ8Z  
    (TV ye4Z  
    7x^P74  
     u m[nz  
    感兴趣的优化函数 O?9&6x   
    • 效率满足(>95%) j9YI6X"  
    • 信噪比满足(<30db) 'lym^^MjL+  
    • 杂散光满足(<5%) <O cD[5  
    M38QA  
    11.总结 gI qYIt  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 /JfRy%31  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Og?]y ^y  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 K -!YD}OF  
    • 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。 ~g+?]Lk}  
    • 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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