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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
\wsVO"/
nRB3VsL
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
|8~)3P k
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。
}xt^}:D
@ Do.Wgt
2.模拟任务
K mH))LIv
E;s_=j1f
(}6\_k[}m
DOE:
i0/QfB%O
相位型衍射
B !,&{[D
光束整形器
dWiNe!oY2
直径:2mmx2mm
w^ z ftm
形状:圆形
d]E={}qo&
相位级次:16
B>:U
<(@S;?ZEW
7F0J*M
3.建模任务:入射光场
0Zwx3[bq6K
c`\/]
G .<0^q,
高斯准直激光光束的光束参数
1}Q9y`65
=|aZNHqH
• 波长:632.8nm
h[iO'Vq
• 激光光束直径(1/e2):1mm
VFZ?<m
xBc|rqge
M^Z=~512g
-.? @f tY
4.建模任务:期望输出光场
d3q.i5']G
mOh?cjOi
jQm~F`z
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
aV|VC$
68h1Wjg:"!
• FWHM-直径:0.5mm
fXWE4^jU
• 边缘宽度:50um
3Fn}nek
• 效率:>95%
{ "Cu)AFy
• 信噪比(SNR):>30dB
6>#8^{[
• 杂散光:<5%
As>Og
/iM1
%i3[x.M
//|B?4kk
5.设计方案
x3FB`3y~s
7glf?oE
~<<32t'S:
• 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)。
$8U$.~v
• 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)。
w (RRu~J
1aS:bFi`
n:wAxU
2HBey
6. 衍射光束整形器会话编辑器
z(Uz<*h8
@]#[TbNo
u9v,B$S
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
OET/4(C
• 用户必须输入所需的信息
qF$y p>|#
- 入射场
CQ. C{
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
/D^ g"
- 系统参数
F%$ q]J[
- 制造条件
p<'pqf
7K.],eo0
t^K Qv~
FO[ s;dmzu
7.设计过程
3GKKC9C6
@.a59kP8X
fA<os+*9i
c-&Q_lB
,7s+-sRG
Tim/7*vx
(?'vT%
设计和优化过程由两步完成:
P3W3+pwq
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
s 7wA3|9
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
@<$m`^H
G)NqIur*Z
8.系统模拟
q({-C
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
YU6|/ <8
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
cE`qfz
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
CfS;F
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
U_'M9g{,<
q]pHD})O
g}Lm;gs!>
DeW{#c6
9. 初始几何光学设计的结果
Ws2?sn#x
=&k[qqxg
G#`
/SM 7t_
Z-4/xi7
感兴趣的优化函数
=2(52#pT
• 效率满足(>95%)
A7#nBHwxZ
• 信噪比不满足(<30db)
~ehN%-
• 杂散光不满足(>5%
tMP"9JE,
ztHx) !
J,:;\Xhl
QX}JQ<8
4HZXv\$
10. 后续IFTA优化后的结果
8EJP~bt
95j`^M)Q
LcA7f'GVK
A2L"&dl
Z*b l J5YC
|N6.:K[`
感兴趣的优化函数
Crj7n/mp]s
• 效率满足(>95%)
GNuIcy
• 信噪比满足(<30db)
=(\BM')l
• 杂散光满足(<5%)
f>Ua 7!b
kzK9.
11.总结
m}D;=>2$
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
U}Puq5[ ?
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
JJg;X :p
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
-~(d_
• 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。
<2<2[F5Q%
• 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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