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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
)Sb-e(sl
;$zvm`|:
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
h)ZqZ'k$
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。
+aL
89^g$ ac
2.模拟任务
hZ452W
21tv(x
ym%` l!
DOE:
6q8}8;STTY
相位型衍射
&z40l['4bz
光束整形器
}DM W,+3
直径:2mmx2mm
{[tmz;C
形状:圆形
HVoPJ!K3
相位级次:16
w^ z ftm
d]E={}qo&
]?H12xz
3.建模任务:入射光场
tt2 S.j
7F0J*M
l$\B>u,>
高斯准直激光光束的光束参数
m4oj1h_4
-*KKrte
• 波长:632.8nm
Q"u2<
• 激光光束直径(1/e2):1mm
@@K/0:],
q MrM^ ~
G!sfp}qW
{+_p?8X
4.建模任务:期望输出光场
Dt[+HCCY:
BK4S$B
z"yW):X
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
/"st sF
\3^V-/SJf
• FWHM-直径:0.5mm
i&lW&]
• 边缘宽度:50um
:{)uD ;
• 效率:>95%
=,;$d*h
• 信噪比(SNR):>30dB
'+{yg+#/wV
• 杂散光:<5%
R|8L'H+1x
~K #92
"Hz%0zP&
X41Qkf{
5.设计方案
0(Y,Q(JTo&
X$\CC18
x3FB`3y~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)。
7glf?oE
• 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)。
~<<32t'S:
$8U$.~v
w (RRu~J
*5oQZ".vA*
6. 衍射光束整形器会话编辑器
e#k rr
2HBey
z(Uz<*h8
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
=dHdq D
• 用户必须输入所需的信息
cq?,v?m
- 入射场
2>^(&95M
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
C}<e3BXc
- 系统参数
dl8f]y#Q
- 制造条件
5lD`qY
H/M]YUs/3
+,YK}?e
Kgi`@`
7.设计过程
QeFt WjlqC
BaI-ve
;% KS?;%[
6c(b*o
Q.eD:@%iE
3]9wfT%d
w=!xTA
设计和优化过程由两步完成:
qvo!nr7
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
oXht$Q
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
^ op0" #B
Q~ Ad{yC
8.系统模拟
G)NqIur*Z
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
q({-C
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
R"HV|Dm|m
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
cE`qfz
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
CfS;F
U_'M9g{,<
q]pHD})O
g}Lm;gs!>
9. 初始几何光学设计的结果
mDp8JNJNE
XY6Sm{
EX!`Zejf
DAf@-~c
/SM 7t_
感兴趣的优化函数
H)Me!^@[D
• 效率满足(>95%)
@N<h`vDa
• 信噪比不满足(<30db)
OY81|N j
• 杂散光不满足(>5%
A9]&w
<w*WL_P
?RsPAL
W+8s>
y"7*u 3>"
10. 后续IFTA优化后的结果
YW~ 9 N
)sK53O$
HbPn<x^7
ADOA&r[
V8WSJ=-&
c+z [4"rYL
感兴趣的优化函数
guf&V}&
• 效率满足(>95%)
Zw{?^6;cS
• 信噪比满足(<30db)
bFL2NH5
• 杂散光满足(<5%)
0Ba]Zo Z
`ItoL7bi
11.总结
YZ:C9:S6X
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
H{i|?a)
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
{"$[MYi:
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
- e0[$v
• 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。
SvkCx>6/G
• 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
Z;1r=p#s
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