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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 -c$z 2Q)  
T{ nQjYb?  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 OPJgIU%  
展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 pYGYy'%A'  
T+W3_xISX  
2.模拟任务 DB Xm  
||gEs/6-  
'^lUL) R  
DOE: 1HXlHic  
相位型衍射 z6}Pj>1  
光束整形器 u S(@?m$  
直径:2mmx2mm P7Z<0Dt\}  
形状:圆形 7BrV<)ih{*  
相位级次:16
?k w/S4  
{*nEKPq(_*  
DrV0V .t,  
3.建模任务:入射光场 t!l/`e%J  
.='3bQ(UZ4  
g(aNyn  
高斯准直激光光束的光束参数 9M0d+:YJ  
xrX?ZJ  
• 波长:632.8nm /9TL&_A-T  
• 激光光束直径(1/e2):1mm IKtiR8  
&V FjH W  
@!-aR u  
HD~jU>}}  
4.建模任务:期望输出光场 mj,qQ=n;p  
!}j,TPpG  
^VC7C~NZ!M  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ^h"n03VFA  
8t--#sDy{0  
• FWHM-直径:0.5mm 6HB]T)n  
• 边缘宽度:50um xan/ay>  
• 效率:>95% kkHTbn=!  
• 信噪比(SNR):>30dB wFn@\3%l`  
• 杂散光:<5% ^,~N7`  
&s2#1  
A &;EV#]ge  
6S2r  
5.设计方案 u% r!?-z  
T^+1rG  
%zRiLcAT  
• 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)。 @\S]]oLn  
• 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)。 )Xq@v']%~9  
d~vTD|Et  
%f>X-*}NI-  
zuU Q."#i  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 K`,nW6\  
ef^Cc)S-Q  
Bmi:2} j  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 <[/PyNYK  
• 用户必须输入所需的信息 $hyqYp"/;  
- 入射场 >~.Zr3P6kC  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) d?Ia#K9 3G  
- 系统参数 B#| Z`mZ  
- 制造条件 d*]Dv,#X  
YG-Z.{d5Z  
H-;&xzAI  
xI-=t ib  
7.设计过程 DN4fP-m-  
3"HGEUqA  
2Px$0&VN  
ZTN:|IKT  
k'6<jEbk  
}C_G0'"F  
Q x9>,e6+  
设计和优化过程由两步完成: ._8xY$l$  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 BUcaj.S  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 T][-'0!  
CpUI|Rs  
8.系统模拟 # Nu%]  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 UY?i E=  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 e{^:/WcYB  
• 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。 ~E^yM=:h  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 n25irCD`  
K> c8r8!  
*#9VC)Q  
3bT6W, J4T  
9. 初始几何光学设计的结果 }:,o Y<  
v_?s1+w  
NB|RZf9M  
&:!ZT=  
t(Q&H!~e   
感兴趣的优化函数 2VoEQ  
• 效率满足(>95%) 6Tm Rc  
• 信噪比不满足(<30db) Q0 uP8I}n  
• 杂散光不满足(>5% TnbGO;  
H<rnJ  
lpM>}0v   
1YF+(fk  
el2*\(XT  
10. 后续IFTA优化后的结果 _IQU<Za  
       s=\LewF1<  
CjC'"+[w  
`:-@E2  
y V 9]_k  
)vEHLp.  
感兴趣的优化函数 cJ7{4YK_#/  
• 效率满足(>95%) 4 ~MJ4:  
• 信噪比满足(<30db) l0:e=q2Ax  
• 杂散光满足(<5%) 0Y38 T)k  
:{TmR3.  
11.总结 ';;p8bv+  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 LK   
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d'Ik@D]I  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 d'lr:=GQ  
• 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。 QoT3;<r}  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 `wn<3#  
A}t&-  
uI[-P}bSc&  
QQ:2987619807 >m2<Nl}  
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