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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。 d;nk>6<|  
    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。 |AXV4{j_i  
    [A'e7Do%'  
    2.模拟任务 ftz-l&5  
    n lZJ}xZ  
    DOE: t&i4kS^y  
    相位型衍射 oB(9{6@N  
    光束整形器 U|<>xe*|%  
    直径:2mmx2mm A;k#8&;  
    形状:圆形 {v"Y!/ [z  
    相位级次:16 X%5 `B2Wu  
    ?Y 5Vje[^  
    #qARcxbK|  
    3.建模任务:入射光场 Z<*"sFpAO  
    NiMsAI@j  
    高斯准直激光光束的光束参数 BMtk/r/  
    ~iPXn1  
    波长:632.8nm m/q`k  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm  U02  
    p,tkVedR  
    yg4#,4---b  
    8|nc( $}~  
    4.建模任务:期望输出光场 >S8 n 8U  
    ]Ot=At  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): B.!&z-)#  
    &fsk ESV0  
    • FWHM-直径:0.5mm \t%iUZ$  
    • 边缘宽度:50um 1SH]$V4C  
    • 效率:>95% >[&ser  
    • 信噪比(SNR):>30dB 7'gk=MQc  
    • 杂散光:<5% QX42^]({;c  
    w}s5=>QG%  
    e jR_3K^  
    \}\# fg  
    5.设计方案 Dk&(QajL  
    :9e4(7~ona  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 G.$KP  
    • 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)。 O0s,)8+z5D  
    }=JS d@`_  
    F8#MI G   
    ,L MN@G  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 $$SJLV  
    J*_^~t  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 \6bvk _  
    • 用户必须输入所需的信息 +_25E.>ml  
    - 入射场 JDW/Mc1bh  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) TRJTJM_k  
    - 系统参数 HXX9D&c4R  
    - 制造条件 Gm &jlN  
    *>HS>#S  
    ;$8ptB.  
    8C[eHC*r  
    7.设计过程 gvPHB+#A  
    (zxL!ZR<  
    `GlOl-  
    72/ bC  
    4"\x#  
    K7C!ZXw~  
    设计和优化过程由两步完成: {NcJL< ;tS  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Aar]eY\  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 TU;AO%5  
    4.Fh4Y:$'  
    8.系统模拟 7HQL^Q  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <f=<r*6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 t~)4f.F:  
    • 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。 n*i&o;5  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 [P0c,97_ H  
    i[MBO`FF  
    C~?p85  
    `z.sWF|f!O  
    9. 初始几何光学设计的结果 X"mPRnE330  
    wkx#WC  
    C1(RgY|  
    .JTRFk{W  
    感兴趣的优化函数 bKsEXS  
    • 效率满足(>95%) gPA8A>U)[  
    • 信噪比不满足(<30db) t=My=pG  
    • 杂散光不满足(>5% x>,wmk5)  
    Pa#Jwo  
    :4x6dYNU  
    F_i"v5#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 G$)tp^%]  
           ZoYllk   
    1f 1D^|  
    BHS@whj  
    qrjSG%i~J7  
    #T8jHnI  
    感兴趣的优化函数 S,ud pQ7  
    • 效率满足(>95%) j^v<rCzc (  
    • 信噪比满足(<30db) LNrM`3%2-  
    • 杂散光满足(<5%) "=KFag  
    ,_/\pX0  
    11.总结 O*lIZ,!n  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 b|G~0[g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 NH:Bdl3  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ?R4u>AHS@  
    • 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。 YXmy-o >  
    • 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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