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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 [R%*C9Y d  
m[3c,Axl7  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 iCg%$h  
展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 :adz~L$  
v G\J8s  
2.模拟任务 5 D^#6h 4  
fd>{ UyU  
rM A%By^L-  
DOE: *!&?Xy%\"j  
相位型衍射 o^UOkxs.  
光束整形器 J@_^]  
直径:2mmx2mm vn$=be8l4  
形状:圆形 }s<;YC  
相位级次:16
^GY^g-R  
(Q% @]  
~i?A!  
3.建模任务:入射光场 ny1O- `!1  
ZlMT) ~fM&  
{x,)OgK!{  
高斯准直激光光束的光束参数 W7 Iy_>  
xp95KxHHo  
• 波长:632.8nm .qZz 'Eq[  
• 激光光束直径(1/e2):1mm 8&"Jlz |  
= wDXlAQ  
qwj7CIc(  
nf"#F@dk  
4.建模任务:期望输出光场 i^.eX VV/  
a4~B  
0'pB7^y  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): {._'Q[  
a7ZufB/  
• FWHM-直径:0.5mm ^#Q-?O  
• 边缘宽度:50um B47I?~{  
• 效率:>95% ]zJO)(d$>  
• 信噪比(SNR):>30dB P* 0kz@  
• 杂散光:<5% O]=jI  
CV"}(1T  
q/I( e  
;#v3C;  
5.设计方案 16 `M=R  
+)q ,4+K%}  
w$f_z*/  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 LS<+V+o2%  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 L k nK  
oydP}X  
GyQFR?  
W9w(a:~hY  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 {q8|/{;  
ky[Cx!81C  
^\O*e)#*  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 > VIFQ\  
• 用户必须输入所需的信息 (b#M4ho*f  
- 入射场 o<!H/PN  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) q5e(~@(z<`  
- 系统参数 HLPRTta.  
- 制造条件 [}HPV+j=U  
A9BoH[is7  
,ESli/6  
T]&?^QGAZ  
7.设计过程 0$Rn|yqf%  
&57~i=A 3  
IW<rmP=R&  
A)n_ST0  
A ~vx,|I  
"]]LQb$  
p )JR5z  
设计和优化过程由两步完成: #btf|\D  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 v0)Y,hW  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 K(u pz n*a  
S5>ztK.e  
8.系统模拟 _4Eq_w`  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 QEt"T7a[/  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 oZY|o0/9  
• 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。 8/)\nV$0Y  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 Y2l;NSWU  
0g: q%P0  
+:jonN9d  
ya~;Of5  
9. 初始几何光学设计的结果 v4|TQ8!wR  
I[K4/91  
[nVBnB  
Gy):hGgN  
&K'*67h  
感兴趣的优化函数 --l UEo~  
• 效率满足(>95%) LhAW|];  
• 信噪比不满足(<30db) z-gMk@l  
• 杂散光不满足(>5% *Xk5H,:  
DQW)^j h  
Qm3F=*)d  
Iv  
#p*uk  
10. 后续IFTA优化后的结果 V^Z5i]zT  
       #OM'2@  
C=&n1/  
qQ)1+^  
xf;>o$oN0P  
$dI mA  
感兴趣的优化函数 n!Y_SPg   
• 效率满足(>95%) <\$"U5"`  
• 信噪比满足(<30db) Wm-$l  
• 杂散光满足(<5%) VV1sadS:S`  
#3_g8ni5X  
11.总结 M.y!J  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 b3>zdS]Q  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 l+2NA4s  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 Z|*#)<| ~  
• 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。 %+Nng<_U\T  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 @R`6j S_gK  
E@k'uyIu  
lFtEQ '}  
QQ:2987619807 !$1qnsz  
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