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设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽
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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
U)3*7D
a%fMf[Fu
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
|#)S`Ua1
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。
(;Ad:!9{
Q#Vg5H4
2.模拟任务
HqZ3]
$z"1&y)
MoFAQe
DOE:
kt0ma/QpP
相位型衍射
^1b/Y8&8A
光束整形器
3g#
直径:2mmx2mm
zFq8xw
形状:圆形
Y >83G`*}b
相位级次:16
y\M K d[G7
z|^+uL
&t1Uk[
3.建模任务:入射光场
-VOMt5u
[s"e?Qee
Z<Pf[C
高斯准直激光光束的光束参数
)Gu:eYp+`
|P>Yf0
• 波长:632.8nm
?KKu1~a_
• 激光光束直径(1/e2):1mm
gZ^'hW-{
k'(eQ5R3L
(sfy14>\
bS!4vc1`2
4.建模任务:期望输出光场
J'=iEI
$r'PYGn
W{1"
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
|BC/ERms
'Y%@fZf x
• FWHM-直径:0.5mm
=u.jZ*u]WT
• 边缘宽度:50um
,8Yc@P_O
• 效率:>95%
s9p~
• 信噪比(SNR):>30dB
Si:$zGL$(
• 杂散光:<5%
]m(C}}
[`]h23vRW
4^jIV!V
lQ]8PR t8
5.设计方案
@uJ^k >B
fGz++;b<S
NY,ZTl_
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
oQS_rv\Ber
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
/ p PSo
?C6DK{S(
z5|m`$gy
*>#mI/#}
6. 衍射光束整形器会话编辑器
:CR1Oy 9
WA$Ug
Wj}PtQ%lp/
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
'WC> _L
• 用户必须输入所需的信息
#j?SdQ
- 入射场
>B~vE2^tQ~
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
jMP!/t :w
- 系统参数
Uh tk`2O
- 制造条件
6M/*]jLq4
w~n7l97Pw
R=ipK63
A;'*>NS
7.设计过程
t V:oBT*
2l YA% n
(=/%_jj
O7x'q<PFU
7F;dLd'
c'XvZNf .C
G8Qo]E9-/
设计和优化过程由两步完成:
@8;0p
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
?vd_8C2B
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
?L'4*S]
IcDAl~uG
8.系统模拟
OZ9ud ]@\
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
N;6@f*3_i
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
dPtQ Sa
• 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。
O*:8gu'Y2
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
OfAh?^R
[Dv6z t>
s.8]qQRr
S7A[HG;
9. 初始几何光学设计的结果
i=ztWKwKf
Jm5&6=
Tam\,j
YcQ3:i
/;K?Y#mf~j
感兴趣的优化函数
?u)[xEx6}+
• 效率满足(>95%)
</%n:<z4
• 信噪比不满足(<30db)
1I1Z),
• 杂散光不满足(>5%
6 pQbh*
* I{)8
Z ^w5x :
.0eHP
)}KQtkU8:
10. 后续IFTA优化后的结果
Y unY'xY
(K}Md~
' >F_y t9
! 54(K6a[
jcuC2t
q7VpKfA:M
感兴趣的优化函数
Z\)emps
• 效率满足(>95%)
3o>.Z;
• 信噪比满足(<30db)
G.}Ex!8R7_
• 杂散光满足(<5%)
_&~y{;)S
`B4Px|3
11.总结
j$f `:A
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
G3.MS7J
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
ti)4J2c,8
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
- A\J:2a|
• 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。
T&5dF9a
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
@Qa)@'u
~H0WHqcy
d:x=g i!
QQ:2987619807
0aF&5Lk`y
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