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infotek 2020-11-10 10:42

设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽

1.简介 ^Pd3 7&B4V  
*O> aqu  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 pYl{:uIPN8  
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。 ]^9* t,{9  
TE%#$q  
2.模拟任务 EWIc|b:  
{|Ki^8h/p  
H'{?aaK|t  
DOE: iN_D8dI  
相位型衍射 XcMJD(!  
光束整形器 M J,ZXJXs  
直径:2mmx2mm BD7@Mj*|  
形状:圆形 vo ;F;  
相位级次:16
lhoq3A  
tx5T^K7[  
(\t_Hs::a  
3.建模任务:入射光场 sD8 m<   
Hpi%9SAM  
VS|( "**  
高斯准直激光光束的光束参数 !UoU#YU  
& 8' (  
• 波长:632.8nm ncattp   
• 激光光束直径(1/e2):1mm knOn UU  
#RM3^]h  
- ~\.n  
dA1 C)gLi  
4.建模任务:期望输出光场 4b2mtLn_  
/Pn.)Lxfl  
l>D-Aan  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): -nk#d%a\  
3XwU6M$5g  
• FWHM-直径:0.5mm pSQCT  
• 边缘宽度:50um )W]>\=@Y  
• 效率:>95% 9G#8 %[W  
• 信噪比(SNR):>30dB #_?TIY:h  
• 杂散光:<5% +Cf0Y2*@hM  
"65||[=8  
8jggc#.  
H+VO.s.a  
5.设计方案 0aC 2 Pym^  
K)/!&{7n}a  
IAP/G5'Q  
• 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)。 }2ql?K  
• 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)。 0AK?{y U  
dXiE.Si  
1Sg|3T8bGT  
mN\%f J7  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 r+{d!CHq}  
. QXG"R  
& =73D1A  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?aFr8i:)M  
• 用户必须输入所需的信息 dU oWo3r=  
- 入射场 4[TS4p  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) (@)2PO /  
- 系统参数 ^n&]HzT`y  
- 制造条件 jq57C}X}2  
=6cyE  
qGnPnQc  
d"B@c;dD  
7.设计过程 C}b|2y  
48tcgFg[  
i}PK $sa#c  
@up&q  
=U4f}W;  
/Jxq 3D)v  
.P)s4rQ\  
设计和优化过程由两步完成: @[MO,J&h  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 nnt8 sf@\  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 fav5e'[$  
l`@0zw+  
8.系统模拟 6OL41g'  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 -7>^ rR V  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }#yU'#|d  
• 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。 |',M_ e]  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 iH-bo@  
fy&#M3UA\U  
i@P 9EU  
tm(v~L%$>]  
9. 初始几何光学设计的结果 [34zh="o  
zlH28V  
tNK^z7Dm  
"\}b!gl$8  
t]s94 R q  
感兴趣的优化函数 m8'@UzB  
• 效率满足(>95%) -=>sTMWpr  
• 信噪比不满足(<30db) wJ6_I$>  
• 杂散光不满足(>5% 60"5?=D  
glv ;C/l  
9khjwt  
d9O:,DKf  
:'Zx{F`  
10. 后续IFTA优化后的结果 2(pLxVl  
       :^ n*V6.4  
]k[x9,IU\y  
i8K_vo2Z)  
$=/rGpAk  
Q4RpK(N  
感兴趣的优化函数 7 0_}S*T  
• 效率满足(>95%) C1b*v&1{  
• 信噪比满足(<30db) vX ?aB!nkw  
• 杂散光满足(<5%) \.o=icOx  
wb b*nL|P  
11.总结 `|nH1sHFq  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 AcKU^T+  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 oz LH]*  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 E Zi&]  
• 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 :vpl+)n  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 I?B,sl_w  
@Tm`d ?^  
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QQ:2987619807 jgG$'|s}  
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