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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
,Tjc\;~%
t[ cHdI
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
0.!_k )tu
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。
Y'H|Tk^`
opc`n}Fc
2.模拟任务
h8'`g 0
b"iPuN!p
^zn&"@
DOE:
E+)3n[G
相位型衍射
MfQ 9d9
光束整形器
](-zt9, N;
直径:2mmx2mm
vnc-W3N
形状:圆形
^Y,nv,gYn
相位级次:16
#TS:|=
Xs}.7
)B)ecJJ_
3.建模任务:入射光场
wwUa+6?
Q #IlUo
#g=7fu{n:
高斯准直激光光束的光束参数
VUmf;~
{9B"'65o
• 波长:632.8nm
$raq,SP
• 激光光束直径(1/e2):1mm
~xCv_u^=
y!eT>4Oyg
7x#QkImQ
[0MNq]gxf
4.建模任务:期望输出光场
^pwT8Bp
/x q^]0xy
37<^Oly!
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
A1g.ww:
?&Ug"$v
• FWHM-直径:0.5mm
'-X[T}
• 边缘宽度:50um
lV".-:u_
• 效率:>95%
vj%3v4
• 信噪比(SNR):>30dB
TAB'oLNp
• 杂散光:<5%
]}4JT
z_f^L %J0
O#MaZ.=
"o)jB~:L
5.设计方案
i+90##4<?
7D&O5Z=%+
Y]VLouzl
• 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)。
g~p43sVV
• 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)。
iVT)V>U p
&8\6%C
&ea6YQ
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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(h"-#q8$
UMUG~P&@
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
Q@ua G,6
• 用户必须输入所需的信息
I9Lt>*
- 入射场
`l2h65\
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
i"#pk"@`
- 制造条件
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w"{mDL}c
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7.设计过程
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@d|3c7` A
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|@5G\N -
m<sCRWa-
}_=h]|6t
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设计和优化过程由两步完成:
ZZ>F ^t
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
$MqEM~^=
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
?{L5=X@$$
9zl-C*9vj
8.系统模拟
\ [bJ@f*."
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
k%R(Qga
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
ioBYxbY`
• 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。
;b}cn!U]
• 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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!Qq~lAJO;
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9. 初始几何光学设计的结果
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O{p7I&
[>LO'}%
}Te+Rv7{E
.P#t"oW}
感兴趣的优化函数
i0u`J
• 效率满足(>95%)
{A~3/M%74;
• 信噪比不满足(<30db)
*B)10R
• 杂散光不满足(>5%
8=)9ZjfD
>}B53.;.k
T|p%4hH
L|8&9F\
1 F&}e&}c
10. 后续IFTA优化后的结果
W=y9mW|p/
(coaGQ@d
_hgGF9
\!"3yd
{113B)
XqGa]/;}
感兴趣的优化函数
Gzp*Vr
• 效率满足(>95%)
e5D\m g)
• 信噪比满足(<30db)
.e4upTGU
• 杂散光满足(<5%)
hY/qMK5
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11.总结
vXZ )
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
9rIv-&7'm
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
P'<j<h6
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
_0y]U];ce
• 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。
--k!KrL
• 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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