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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
ngOGo =
QX$3"AZ~
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
4vJg"*?
展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。
7-VP)|L#G
\\P*w$c
2.模拟任务
["WWaCcx
f-`C1|\w
a\B'Qe+
DOE:
E RjMe'q4
相位型衍射
]{ir^[A6
光束整形器
dZ|x `bIgs
直径:2mmx2mm
z#*>u
形状:圆形
")Qhg-l
相位级次:16
8k )i-&R
j1O_Az|3
1O2jvt7M
3.建模任务:入射光场
UIC~%?oIA
u$<>8aMei
_)ZxD--Qg
高斯准直激光光束的光束参数
KsQn %mxS
I~Q G
• 波长:632.8nm
2= zw!
• 激光光束直径(1/e2):1mm
%[x PyqX
zALtG<_t
f~:wI9
UsgrI>|l
4.建模任务:期望输出光场
oVQbc\P3
u;9a/RI
(*Z:ByA
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
'x<o{Hi"\B
s)G?5Gz
• FWHM-直径:0.5mm
PZihC
• 边缘宽度:50um
@_0tq {
• 效率:>95%
NH<~BC]I
• 信噪比(SNR):>30dB
?N=`}}Ky-
• 杂散光:<5%
Ff1!+P,
]OV}yD2p
^$s&bH'8
Zp/$:ny
5.设计方案
`(M0I!t
*iVEO
h_5CWQSi
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
Mc{-2
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
JPM~tp?;<
8cGoo u6
]GBlads
Lk.tEuj=82
6. 衍射光束整形器会话编辑器
%D3Asw/5a
U(2=fKK;
n(W&GSj|u9
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
\. a 7F4h
• 用户必须输入所需的信息
40G'3HOp
- 入射场
S0`u!l89(
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
9XhcA
- 系统参数
B Q2N_*v
- 制造条件
XTRF IY
4UHviuOo8
z"-oD*ICw
g3f;JB
7.设计过程
u.Tknw-X
zUq(bD
iN_P25Z<r
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_'l"Dk
w?Pex]i{
C;~LY&=
设计和优化过程由两步完成:
qRHT~ta-?
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
S]NT +XM
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
1024L;
dDa&:L
8.系统模拟
t N4-<6
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
-Jt36|O
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
'Y/kF1,*
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
yMt:L)+
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
@`ii3&W4
^^F 8M0k3
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9. 初始几何光学设计的结果
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Bg}l$?S
33&l.[A"!}
O[\mPFu5
%cBOi_}}~
感兴趣的优化函数
: 76zRF
• 效率满足(>95%)
=~5N/!
• 信噪比不满足(<30db)
hM[3l1o{|
• 杂散光不满足(>5%
j{D tjV8
w OOu/Y
E#,\[<pc
+d7Arg!m
y06xl:iQwF
10. 后续IFTA优化后的结果
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PpH ;p.-!d
,.h@tN<C
B&_Z&H=
T+B8SZw#}!
感兴趣的优化函数
jGT|Xo>t
• 效率满足(>95%)
u-tD_UIck
• 信噪比满足(<30db)
zl| XZ
• 杂散光满足(<5%)
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,SNt*t1"
11.总结
[4aw*M1z}.
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
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• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
|KVVPXtq%C
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
b- bvkPN
• 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。
5SZa,+]
• 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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