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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 1b;Aru~l  
Rr4r[g#  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 2[9hl@=%  
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。 C?bPdJ,6  
B HoZ}1_  
2.模拟任务 P) ^K&7X  
@6 gA4h  
>B skw2  
DOE: =^q:h<  
相位型衍射 &]pW##  
光束整形器 # u^FB  
直径:2mmx2mm ;TMH.E,h:  
形状:圆形 %nF6n:|:  
相位级次:16
OjE wJ$$  
.4_EaQ;jX  
k2<VUeW5  
3.建模任务:入射光场 =o{zw+|% %  
vay_QxB5  
@w,-T@nAW  
高斯准直激光光束的光束参数 9j:?s;B  
( y2%G=.j  
• 波长:632.8nm L;fhJ~ r  
• 激光光束直径(1/e2):1mm 6;I&{9  
+To{Tm-  
1reJ7b0  
{G%`K,T  
4.建模任务:期望输出光场 t \DS}3pv  
bH3-#mw5w  
s#)fnNQ ,  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): lmj73OB3  
Rw^4S@~T  
• FWHM-直径:0.5mm #kA/,qyM  
• 边缘宽度:50um E:&=A 4 %  
• 效率:>95% ]*%0CDY6`N  
• 信噪比(SNR):>30dB iZg v VH  
• 杂散光:<5% ) (PA:j  
-zN*2T  
a&.8*|w3  
,D+pGxbr   
5.设计方案 ;[ pyKh  
UXDd8OJL  
'r(}7>~fC  
• 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)。 xo6-Y=c8  
• 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)。 S,n*1&ogj  
2e/ JFhA  
Jq<&`6hn  
,kpk XK  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 TW{.qed8^  
nP0|nPWz#  
< :<E~anH  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 &}OaiTzEmc  
• 用户必须输入所需的信息 (05/}PhB`  
- 入射场 ] 8+!  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) A=I]1r  
- 系统参数 52C>f6w  
- 制造条件 .,o=#  
r_@;eh  
i"0^Gr  
)ra_`Qdcf  
7.设计过程 rs]%`"&=  
\WQ\q \  
=n cu# T]  
HIk5Q'ek  
Kxn/@@z>u  
brl(7_ 2  
/v U$62KA  
设计和优化过程由两步完成: jdK~]eld=  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =;l .<{<VH  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 l"W9uS;\T  
plh.-"   
8.系统模拟 r.lH@}i%n  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <ZSH1~<{6  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ckj2$c~  
• 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。 *Cz>r}W  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 re2M!m6k5  
2RFYnDN  
@mSdksB/L  
p^3 ]Q  
9. 初始几何光学设计的结果 [ %cW ?@  
6y)TXp  
Pv17wUB  
-y5^xR  
+ 0{m(%i  
感兴趣的优化函数 e=<knKc Q  
• 效率满足(>95%) TD'RvTpl  
• 信噪比不满足(<30db) Q>8F&p?R  
• 杂散光不满足(>5% f=+|e"i #p  
(#k>cA(}  
4w\ r `@  
 0w>V![  
NoTEbFrV  
10. 后续IFTA优化后的结果 wN>k&J  
       DzydS=`w  
{F6>XuS=u  
0x7F~%%2  
=iW!Mq  
##+|zka!U  
感兴趣的优化函数 Ls< ";QJc  
• 效率满足(>95%) QkS~~|0EI>  
• 信噪比满足(<30db) *1"xvle  
• 杂散光满足(<5%) ajC'C!"^Ty  
9>yLSM,!rS  
11.总结 -^LUa]"E  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 /j/,@,lw7z  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Veo*-sl  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ZUePHI-dP  
• 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。 )hs"P%Zg  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ZKy)F-yX  
FJ XYKpY[r  
t5t,(^;f  
QQ:2987619807 RfH.WXi  
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