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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
^Pd37&B4V
*O>aqu
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
pYl{:uIPN8
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。
]^9* t,{9
TE%#$q
2.模拟任务
EWIc|b:
{|Ki^8 h/p
H'{?aaK|t
DOE:
iN_D8dI
相位型衍射
XcMJD(!
光束整形器
MJ,ZXJXs
直径:2mmx2mm
BD7@Mj*|
形状:圆形
vo ;F ;
相位级次:16
lhoq3A
tx5T^K7[
(\t_Hs::a
3.建模任务:入射光场
sD8m<
Hpi%9SAM
VS|("**
高斯准直激光光束的光束参数
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& 8'(
• 波长:632.8nm
ncattp
• 激光光束直径(1/e2):1mm
knOnUU
#RM3^]h
-~\.n
dA1 C)gLi
4.建模任务:期望输出光场
4b2mtLn_
/Pn.)Lxfl
l>D-Aan
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
-nk#d%a\
3XwU6M$5g
• FWHM-直径:0.5mm
pSQCT
• 边缘宽度:50um
)W]>\=@Y
• 效率:>95%
9G#8%[W
• 信噪比(SNR):>30dB
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• 杂散光:<5%
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"65||[=8
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H+VO.s.a
5.设计方案
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K)/!&{7n}a
IAP/G5'Q
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
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• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
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dXiE.Si
1Sg|3T8bGT
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
r+{d!CHq}
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& =73D1A
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
?aFr8i:)M
• 用户必须输入所需的信息
dUoWo3r=
- 入射场
4[TS4p
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
(@)2PO/
- 系统参数
^n&]HzT`y
- 制造条件
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d"B@c;dD
7.设计过程
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=U4f}W;
/Jxq 3D)v
.P)s4rQ\
设计和优化过程由两步完成:
@[MO,J&h
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
nnt8 sf@\
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
fav5e'[$
l`@0zw+
8.系统模拟
6OL41g'
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
-7>^ rR V
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
}#yU'#|d
• 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。
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• 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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fyM3UA\U
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tm(v~L%$>]
9. 初始几何光学设计的结果
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tNK^z7Dm
"\}b!gl$8
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感兴趣的优化函数
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• 效率满足(>95%)
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• 信噪比不满足(<30db)
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• 杂散光不满足(>5%
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glv ;C/l
9khjwt
d9O:,DKf
:'Zx{F`
10. 后续IFTA优化后的结果
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]k[x9,IU\y
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Q4RpK(N
感兴趣的优化函数
7 0_}S*T
• 效率满足(>95%)
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• 信噪比满足(<30db)
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• 杂散光满足(<5%)
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wb b*nL|P
11.总结
`|nH1sHFq
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
AcKU^T+
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
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• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
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• 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。
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• 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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