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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
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nI<Ab_EB
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
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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。
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2.模拟任务
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ca?;!~%zA
9/4Bx!~A
DOE:
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相位型衍射
_sI\^yZd
光束整形器
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直径:2mmx2mm
+i6XCN1=
形状:圆形
WoX,F1 o
相位级次:16
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:P:OQ[$
)@\m0bnF
3.建模任务:入射光场
&+-]!^2o
c(!8L\69V}
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高斯准直激光光束的光束参数
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-40OS=wpA
• 波长:632.8nm
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• 激光光束直径(1/e2):1mm
zx=AT
[" nDw<U
O*y@4AR"S
z\r|5Z
4.建模任务:期望输出光场
&s<'fSI
HT6+OK(~dJ
.m \y6
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
/%5X:*:H
=EdLffU[J
• FWHM-直径:0.5mm
o7WK"E!pF'
• 边缘宽度:50um
LSN%k5G7.
• 效率:>95%
m-)yQM8
• 信噪比(SNR):>30dB
$ H2HVJ
• 杂散光:<5%
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7l|D!`BS
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5.设计方案
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Q^z&;%q1
~lB:xVzn
• 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)。
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• 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)。
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rP7~R
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
f0,,<ib.w
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
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- 制造条件
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7.设计过程
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_6,Tb]
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ON~K(O2g(
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设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
_[_mmf1;:'
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
aur4Ky> :
si|DxDx
8.系统模拟
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• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
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• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
"/MA.zEl0,
• 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。
uqMe%
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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4`Z8EV
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"X7;^yY
9. 初始几何光学设计的结果
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_jr'A -M
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'3MCb
感兴趣的优化函数
; OpN&q+
• 效率满足(>95%)
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• 信噪比不满足(<30db)
u^!c:RfE?
• 杂散光不满足(>5%
It .`
F3L'f2yBG
Cm5:_K`;]
uK5&HdoM
68k
10. 后续IFTA优化后的结果
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:Vyr8+]
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#kt3l59Ty
_poe{@h!
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感兴趣的优化函数
|dxcEjcY_
• 效率满足(>95%)
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• 信噪比满足(<30db)
D@cv{ _M/
• 杂散光满足(<5%)
k]<E1 c/
RTgR>qI&)
11.总结
a9=pZ1QAG
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
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• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
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• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
Z.]=u(=a
• 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。
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• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
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QQ:2987619807
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