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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 Sw%=/ g _D$|lk- 这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 'Xxt[Jy 展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 `cy_@Z5A -?2ThvT 2.模拟任务 {]Nvq9? >e=tem~/ g>/,},jv[x DOE: Rzj5B\+Rk( 相位型衍射 tP"C>#LO 光束整形器 rVt6tx
直径:2mmx2mm 'F5&f9A 形状:圆形 B3c
rms[' 相位级次:16 XlV#)JX 8"N<g'Yl,
,kpkXK 3.建模任务:入射光场 f lR6^6E \gDf&I \P^WUWY 高斯准直激光光束的光束参数 XcR2]\ (05/}PhB` • 波长:632.8nm +]Po!bN@@ • 激光光束直径(1/e2):1mm g9<*+fV
2$ 5^ARC^v
['tGc{4 ?`uY*+u 4.建模任务:期望输出光场 VI74{='= rNO'0Ck= *6df|q 期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): =v:vc~G6 vfK^^S • FWHM-直径:0.5mm [ZZ~^U5 • 边缘宽度:50um [_G_Wl'#8 • 效率:>95% -,uTAk0+@ • 信噪比(SNR):>30dB 4sP0oe[h • 杂散光:<5% i,8h
B(M! !)?n n3
=XzrmPu 4fT,/[k? 5.设计方案 b" 1a7 Ew*_@hVC iyB02\d • 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)。 K9njD#/ • 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)。 po4seW! l<ag\ d
r?nvJHP |cEJRs@B 6. 衍射光束整形器会话编辑器 -Ds}kdxw [ %cW ?@ 6y)TXp • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 zq>pK_WG • 用户必须输入所需的信息 |F=!0Id< - 入射场 +0{m(%i - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) !TA6- ]1 - 系统参数 TD'Rv Tpl - 制造条件 jV2L;APCq ]>tYU
5z~rl}`v B8F.}M-! 7.设计过程 (dd+wx't d&BocJ
lr'h Se.\wkl#Y
.vE=527g) V7[6jWgH {Fs}8\ z 设计和优化过程由两步完成: 2&MIt(\- 1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 x$Y44v'> 2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 [fx1H~T< 8n+&tBq1 8.系统模拟 G0oY`WXOB • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7I;xRo| • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4y\qJw)~U • 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。 Px{Cvc • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
o=}}hE\H ^,*ED Yz
Veo*-sl ZUePHI-dP 9. 初始几何光学设计的结果
J@sH(S K&Ner(/X`6
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5d 1/X@~ 感兴趣的优化函数 PP)iw@9j • 效率满足(>95%) ,cZhkXd
• 信噪比不满足(<30db) C))5,aX • 杂散光不满足(>5% ,5!&} cq lA"Eof
K.) ionb vUm#^/#I iO1ir+B\ 10. 后续IFTA优化后的结果 P 4Vi~zMX
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R=&9M4 |osu4=s|
wpgO09 s B!#`kh 感兴趣的优化函数 EQe !&; • 效率满足(>95%) 9{[I| • 信噪比满足(<30db) \9" • 杂散光满足(<5%) 9
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W ?*DM|hzOi 11.总结 H<_BnT# • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
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-r^Q • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 gJa48 pi • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 w>#{Nl7gz • 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。 h?_Cv*0q • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 pH&*5=t} w
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