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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。 P'iX?+*  
    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。 y~*B%KnEQy  
    ] K&ca  
    2.模拟任务 m\*ca3$  
    8;`B3N7  
    DOE: r;b`@ .  
    相位型衍射 _*=4xmB.=  
    光束整形器 \X6q A-Ht  
    直径:2mmx2mm =P,mix|  
    形状:圆形 (XR}U6^v]  
    相位级次:16 /V0Put  
    = mQY%l  
    o[wiQ9Tl  
    3.建模任务:入射光场 Q`K^>L1  
    fFVQu\  
    高斯准直激光光束的光束参数 7h(  
    cq]0|\Vz  
    波长:632.8nm E9k%:&]vd  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm [Cd#<Te3  
    dH0>lV  
    wY8Vc"  
    p]X+#I<  
    4.建模任务:期望输出光场 ?0u"No52m  
    >r)UDa+  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): Ib2&L  
    | #a{1Z)  
    • FWHM-直径:0.5mm R4)l4rnO  
    • 边缘宽度:50um %1cxZxGT  
    • 效率:>95% 3\{acm  
    • 信噪比(SNR):>30dB g<~ODMCO?W  
    • 杂散光:<5%  })!-  
    StR)O))I  
    *kf%?T.  
    LDw.2E  
    5.设计方案 o;9H~E  
    g<F+Ldgj  
    • 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)。 \{rhHb\|h  
    • 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)。 h+d k2|a  
    ,]qc#KDq-1  
     ZJ)>gV  
    #mioT",bm=  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;=%cA#}_0  
    i< imE#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 UC`sq-n  
    • 用户必须输入所需的信息 B~Z61   
    - 入射场 5y='1s[%  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 2fayQY xD  
    - 系统参数 1mh7fZgn  
    - 制造条件 <Qbqxw  
    f[`&3+  
    ho#<?rh_  
    x5#Kk.  
    7.设计过程 CyVi{"aF3  
    @VND}{j  
    Z5wDf+  
    <vs*aFq  
    lZ"C~B}9:I  
    ,DW q  
    设计和优化过程由两步完成: DjZTr}%q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >)[W7h  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 1)xj 'n  
    b V_<5PHP  
    8.系统模拟 z {NK(oW  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 RU.MJ kYQ5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ykx13|iR  
    • 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。 2nFr?Y3g,  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 e=tM=i"  
    &"1_n]JO  
    <X5V]f  
    I#F, Mb>:  
    9. 初始几何光学设计的结果 EN>a^B+!  
    su60j^e*  
    j9%vw.3b  
    rJp9ut'FEz  
    感兴趣的优化函数 ]RVme^=  
    • 效率满足(>95%) ]G! APE  
    • 信噪比不满足(<30db) # 5{lOeN  
    • 杂散光不满足(>5% ldKLTO*&  
    21?>rezJ  
    2fm6G).m  
    -&y&b-  
    10. 后续IFTA优化后的结果 H!y-o'Z  
           % 5!Y#$:{o  
    Q."rE"}<  
    )Ps<u-V  
    I=E\=UTG,5  
    a5]]AkvA  
    感兴趣的优化函数 v9D[| 4  
    • 效率满足(>95%) od vUU#l  
    • 信噪比满足(<30db) 4l{La}Aj  
    • 杂散光满足(<5%) WK SWOSJ  
    VM3)L>x]/  
    11.总结 `Z`o[]%  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ~W gO{@Mw  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 m}m|(;T  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 MA mjoH  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 &3~R-$P  
    • 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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