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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  6<sB   
Qf7]t-Kp  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 k[y{&f,  
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。 @Mt6O _V  
;oWhTj`  
2.模拟任务 )|uPCZdLZ  
dUOjPq97  
S)@R4{=e"V  
DOE: bN<c5  
相位型衍射 |@Q(~[It  
光束整形器 cJj0`@0f  
直径:2mmx2mm i+Ob1B@w  
形状:圆形 ZRD* ^9)  
相位级次:16
PIB|&I|p  
m5{Y  
3=T<c?[  
3.建模任务:入射光场 $axaI$bE  
Rj+}L ~"  
"g>uNtt~  
高斯准直激光光束的光束参数 :v1'(A1t  
8T$:^HW  
• 波长:632.8nm |>jlY|  
• 激光光束直径(1/e2):1mm V\ !FD5%  
<)?H98S  
?n\~&n'C  
.Z'CqBr[:  
4.建模任务:期望输出光场 tvf"w`H  
&"Ua"H)  
Drk9F"J  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ZJ=-cE2n  
qECc[)B  
• FWHM-直径:0.5mm cS4e}\q,  
• 边缘宽度:50um f ,K1a9.  
• 效率:>95% R 4E0avt  
• 信噪比(SNR):>30dB j05ahquI  
• 杂散光:<5% vb{&T<  
$J=9$.4"  
3`SLMPI  
A9p$5jt7  
5.设计方案 f*2V  
i3rvD ch  
5 (2g*I  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 [-s0'z  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 e`<=& w  
>pG]#Z g  
wf6ZzG:  
:*1|ERGoay  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 !COaPrg  
@DU]XKv  
X7NRQ3P@  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }1N)3~  
• 用户必须输入所需的信息 h"#^0$f  
- 入射场 }\*dD2qNL}  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) H]}Iw5Z  
- 系统参数 o=w& &B  
- 制造条件  5t:4%  
&nZ=w#_  
:pDwg d  
~Jp\'P7*  
7.设计过程 v|t^th,  
v;?t=}NwF  
31Zl"-<#-  
0-l @U{  
\hv*`ukF  
7EQ |p  
OHp 121  
设计和优化过程由两步完成: 8l+\Qyj  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @6h=O`X>  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 lJ R",_  
qJ5Y}/r  
8.系统模拟 vRRi"bo  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]Ol@^$8}  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9t7_7{Q+;  
• 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。 KB *[b  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 1wE~dpnx  
!Lk|eGd*  
p`33`25  
+)L 'qbCSM  
9. 初始几何光学设计的结果 l'B`f)  
q:J,xC_sF(  
s-o0N{b?#'  
-]W AB9  
n8iejdA'  
感兴趣的优化函数 i,<TaW*I  
• 效率满足(>95%) 2[qO;js  
• 信噪比不满足(<30db) nCGLuZn  
• 杂散光不满足(>5% %CD}A%~  
uDQ d48>  
H5^ 'J`0\  
$MB56]W8  
Tx`;y|  
10. 后续IFTA优化后的结果 /NMd GKr  
       0)yvyQ5  
S=eY`,'#R  
% 89f<F\V  
I$9 t^82j  
yZUB8erb.  
感兴趣的优化函数 $-jj%x\}  
• 效率满足(>95%) ]\ sBl  
• 信噪比满足(<30db) Ia0.I " ,  
• 杂散光满足(<5%) GT|=Apnwr%  
6@ ToPbj4  
11.总结 6b6}HO  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 7W5FHZd'  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 6_^ u}me  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 a}hpcr({?  
• 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。 \_De( p  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 aOyAP-m,  
@Zjy"u  
J0C,K U(  
QQ:2987619807 O}Fp\"  
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