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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
&PGU%"rN
hx:x5L>
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
[1Vh3~>J6
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。
K\;b3
0mCrA|A.
2.模拟任务
fwOvlD&e
8WaVs 6
u/``*=Y@
DOE:
N]5-#
相位型衍射
+='.uc_
光束整形器
% +eZ U)N
直径:2mmx2mm
!qy/'v4
形状:圆形
R[Pyrs!H
相位级次:16
a|66[
*,z__S$Q)
j4Lf6aUOX
3.建模任务:入射光场
'GNT'y_
&%INfl>o7.
<G#JPt6
高斯准直激光光束的光束参数
4Kx;F 9!%~
M3x%D)*
• 波长:632.8nm
(u RAK
• 激光光束直径(1/e2):1mm
RELLQpz3
7]G3yt->
_ea!psA0
>D*L0snjV
4.建模任务:期望输出光场
UX(#C,qgG
rbs:qLa%
qM]eK\q 1
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
q *-q5FE
ci|6SaY*
• FWHM-直径:0.5mm
Lymy/9
• 边缘宽度:50um
rr2|xL?+u
• 效率:>95%
RV7l=G9tq
• 信噪比(SNR):>30dB
M2mte#h
• 杂散光:<5%
R~;<}!Gtx
%5a>@K]
HPm12&8,
#(!>
5.设计方案
1_*o(HR
e=TB/W_
3fM~R+p
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
hcwKi
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
Ll%[}C?~]?
E_7N^htv
oJ>]=^?k
9>\s81^
6. 衍射光束整形器会话编辑器
WHMt$W}%
Pf-k"7y
0Ocy$
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
hH|3s-o
• 用户必须输入所需的信息
j8L!miv6
- 入射场
XeKIue@_
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
]xfu@''
- 系统参数
LZ}C{M{=5A
- 制造条件
E"nIC,VZ
z45ImItH
+|KnO
b_:]Y<{> f
7.设计过程
@|idlIey
O2-9Oo@#,
v&D^N9hy9
5iwJdm
8:|F'{<<b
7q^osOj"
:q<8:,rP
设计和优化过程由两步完成:
>PGW>W$
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
F/IXqj
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
HSE9-c=
,dLh`t<\
8.系统模拟
nK)U.SZ
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
4%0eX]
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
u`O xY
• 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。
Om,+59ua*
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
d@<(Z7|
=rMT1
a4Qr\"Qm
FO&U{(Q
9. 初始几何光学设计的结果
'%vb&a!.6
{m.l{<H
vT#zc)j
!ZJ"lm
:GBWQXb G
感兴趣的优化函数
;!v2kVuS]
• 效率满足(>95%)
vd6Y'Zk|F6
• 信噪比不满足(<30db)
uQ=p }w
• 杂散光不满足(>5%
J=JYf_=4bc
zxTcjC)y
(sHqzWh
<C`qJP-
8*-8"It<"
10. 后续IFTA优化后的结果
k7z;^:
]h3<r8D_#
D6=Z%h\*
rXPq'k'h#-
d!mtSOh
[*GIR0
感兴趣的优化函数
`xMmo8u4
• 效率满足(>95%)
Ue^2H[zs-
• 信噪比满足(<30db)
$6e&sDJ
• 杂散光满足(<5%)
7=(rk
XkLl (uyh
11.总结
$w4%JBZr
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
bi;?)7p&ZY
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
:8\!; !
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
\x P$m|Y3
• 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。
[@fw9@_'
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
Y_tLSOD#/
C8 9c2
{>PN}fk2QP
QQ:2987619807
pLjet~2}iJ
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