VirtualLab Fusion:基本工具箱+衍射工具箱 3Q'Q %2 _?Q0yVH;, 1.建模任务 BVAxeXO
-'ff0l • 这个案例演示了设计一个理想化微结构的光束整形镜。 Z_^i2eJYT • 光束整形镜产生一个任意相位调制(非离散相位级次)。 Qf0 ]7 • 反射镜将高斯激光束整形成一个圆形高帽。 );X&J:-l+ • 这个案例将演示计算反射镜的光学函数。
vV5dW • 在开始此案例之前,我们迫切建议您阅读案例LBS.001和545。 M@\A_x(Mas $2lrP]`>j.
-DWyKR= j" WBcnE(zF 入射激光光束
DL$O274uZ O2z{>\
7{0;<@ |^: A,%> @ Gxnrh6 •
波长:632.8nm
PtP{_9%Dz • 激光光束直径(1/e2):2.5mm
"'Bx<FA • 发散角(全角1/e2):≈0.01°
4KH8dau.fF • M2值:1
gl k-: # =gSa?pd /K!&4mK 目标平面上期望强度分布
of? hP1kl[
,mkXUW 6k569c{7 -B+Pl* • 直径(FWHM);3mm• 边缘宽度(能量从90%衰减到10%):70um
mar6/*`I#+ • 效率:>90%• 信噪比(SNR):>40dB
QYl
Pr&O9 }2@Aj 2.设计概念 E]T>m!6 • 设计没有离散相位级的光束整形透过函数。• 第一步:忽略反射镜并且计算一个衍射光束整形器的透过率函数。• 第二步:由透射光束整形器的光学函数计算反射镜的光学函数。 第一步
HP/f`8 优化一个衍射光束整形器的透过率函数 1. 设计透射光束整形器
{w/{)BnPG &d5n_:^
2.生成入射激光光束 \PHbJN:BI
Q7V*~{ Sources-Gaussian wave
:
T` Ni 生成激光光束: "$@>n(w - 点击Source→Gaussian Wave
e u{ - 输入波长(wavelength)632.8nm和1/e2半径(1/e2 radius) (T&rvE
yHYqJ|t Propagations-Automatic Propagation Operator
Gcu[G]D
tsGt,]O30
将高斯光束传输到激光整形器平面上去: 'aj97b;lpG
- 点击Propagation-Automatic Propagation Operator {lNvKm)w
- 传播距离(Propagation Distance):50mm c~,OU7[
}02#[vg 3.生成期望输出场 NoSq:e kfb*|
vIMLUL0 OD;-0Bj
E;I'b:U` • 点击Source→Super Gaussian Wave `1O<UJX • 输入波长(wavelength):632.8nm,HWHM半径(HWHM radius)和边缘宽度(edge width) U"SH
fI: roiUVisq*
4.生成IFTA优化文件 B<V8:vOam
\:7G1_o Diffractive-Diffractive Beam Shaper
7IEG%FY
T
*O5Ysk^|
Vn7FbaO^
aRt`IcZYz
打开衍射光束整形器对话框:Design-Beam Shaper Design-Diffractive Beam Shaper -XuRQ_)nG
设置入射场(照明高斯激光光束,传输50mm后的光束)和期望输出场(高帽) 6!QY)H^j9,
选择优化区域创建方法 uD'GI
这个案例将演示设计菲涅尔类型光束整形元件。这意味着光束整形器将包含衍射透镜以在定义的距离下生成高帽。 !L|}/u3v
选择菲涅尔设置并且输入一个100mm的距离值。 }KEL{VUX
G@.TE7a2Z
#L3heb&9 假定光束整形器不包含矩形像素。像素因子应该减小到1。 S)n+E\c VirtualLab可以自动计算光束整形器传输的采样距离。然而为了减小优化的数值计算量,我们将采样距离/像素大小设置为7.5um×7.5um。 cPx]:sC 光束整形器孔径直径必须至少为入射激光光束直径(1/e2 )的两倍。 Es7+bFvsE8 点击Next。 T(@J]Y- w#-J ?/m
-gq,^j5,
%I`%N2ss
o.o$dg(r!
这个页面给出了入射场,透过率函数以及期望输出场三者采样距离的概观。 m|/q
o
点击Create Optimization Document 以生成IFTA优化文件。 NQ9/,M
2oO&8:`tv 5.光束整形器透过率函数的优化 VKZZTFmV2) t_Q\uo}
!e<D2><^ hxT{!g • 此案例演示了对一个具有任意相位调制光束整形器的优化(无离散相位级次)。 %}`zq8Q; • 选择透过率函数类型为:连续相位(Continuous Phase-Only)。 j0X Jf< K}OY!| X~o6Xkg
N4L#$\M ru>c\X^| .XZq6iF9 • 切换到优化文档的设计界面(Design page)。
NUQ?QQ • 优化将使用几何光学光束整形方法来计算一个初始透过率函数,在此基础上,通过迭代傅里叶传输算法(IFTA)做进一步的波光优化。
'zUWO_( • 将设计方法改为几何光束整形(Geometrical Optics Beam Shaping)。
:(?F(Q^ • 选择假设可分离类型(Assumed Separability Type):旋转对称(Rotational Symmetry)。
(q
0wV3Qv • 点击Start Design以开始几何光学光束整形。
o`{@':%D` ab!Cu8~v
Y3n6y+Uzk )%(V.?eW flXDGoW • 切换到分析页面(Analysis )以分析几何光束整形的结果。• 选择转换效率(Conversion Efficiency)和信噪比(Signal-To-Noise Ratio)优化函数。
# fe%E. • 点击Recalculate进行计算。
9&O7