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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 ^[d)Hk}L  
uKhfZSx0 w  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0*,r  
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。 .Ml}cE$L  
<Gs)~T#'  
2.模拟任务 e7 5*84  
mltN$b%G=d  
>fQ-( io  
DOE: Nluy]h &  
相位型衍射  [T !#s  
光束整形器 (hdP(U77  
直径:2mmx2mm O"_FfwO a  
形状:圆形 glPOW  
相位级次:16
3'*SSZmnOB  
m {wMzsQ  
Hza{"I*^  
3.建模任务:入射光场 (CO8t~J=  
 cfpP?  
lSl=6R  
高斯准直激光光束的光束参数 s+o/:rrx Y  
Hg]Q.SeJ(  
• 波长:632.8nm tAc[r)xFw  
• 激光光束直径(1/e2):1mm |.)dOk,o  
T%?<3 /Ev!  
?$ o9/9w  
o= N=W  
4.建模任务:期望输出光场 qdNYY&6>?u  
vsHY;[  
)!){4c/  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 'mG[#M/Y  
DX4uTD  
• FWHM-直径:0.5mm H2|&  
• 边缘宽度:50um fg+Q7'*Vq  
• 效率:>95% Y7]N.G3,]  
• 信噪比(SNR):>30dB Bk~WHg>@G  
• 杂散光:<5% W UDQb5k  
%/-Z1Nv*#  
|oC&;A  
|OhNQoTY  
5.设计方案 )z$VQ=]"  
1k3wBc 5<  
Cddw\|'3  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 uZ\ >  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 oq(um:m  
#&5m=q$EI  
{pE")O7~P  
 3m  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 D8C@x`  
K zKHC  
ID E3>D  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _(TavL>l =  
• 用户必须输入所需的信息 c7L#f=Ot?  
- 入射场 _:?)2NV  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 2?nK71c"  
- 系统参数 7V%}U5  
- 制造条件 ]?/[& PP,  
4:y;<8+j\  
W9t%:wF  
O>lF{yO0`  
7.设计过程 +_3> T''_  
:p%nQF,*f  
g\OPidY  
(Lo<3a-]  
|j#x}8 [(  
,a~- (@  
BO5F6lyQ0P  
设计和优化过程由两步完成: ? D2:'gg  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^mm:u<Yt  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 /E@LnKe  
kG:uXbUI'  
8.系统模拟 wk<QYLEk  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?9i 7w1`  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {ckA  
• 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。 O\q|b#q}/  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 F'|D  
/Uz2.Ua=  
TWK(vEDM  
C(Yk-7  
9. 初始几何光学设计的结果 .zAB)rNc |  
Z6 E-FuO  
#O7|&DqF{  
A?06fo,  
Q Bc\=}  
感兴趣的优化函数 aF;Q SI  
• 效率满足(>95%) {k-GWYFA  
• 信噪比不满足(<30db) #f5-f  
• 杂散光不满足(>5% @f-0OX$*  
  lCr  
rgWGe6;!  
Ia*eb%HG  
,ic.b @u1  
10. 后续IFTA优化后的结果 N5Eb.a9S  
       WFocA:  
| y\B*P  
7[[XNJP  
M~t S *  
N1jj\.nB  
感兴趣的优化函数 -5l74f!i  
• 效率满足(>95%) Mf^ ;('~  
• 信噪比满足(<30db) X<9jBj/t  
• 杂散光满足(<5%) 3 (Kj|u  
lY yt8H  
11.总结 Q+*o-  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 m2AA:u_*j  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 yk5-@qo  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 Xhe25  
• 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。 UxzZr%>s  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7z9gsi  
+e. bO5Y  
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QQ:2987619807 ( ?3 )l   
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