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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
Ro$l/lXl8t
Bd31> %6
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
bX=A77
展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。
at/bes W
rB< UOe
2.模拟任务
Go=MG:`
qI5_@[S*
!QSL8v@c
DOE:
=M*31>"I0
相位型衍射
FI Io{ru
光束整形器
1<Qb"FN!2
直径:2mmx2mm
rMdOE&5G
形状:圆形
d+\o>x|Y!Y
相位级次:16
[y W0U:m
VNp[J'a>VZ
!c[?$#W4
3.建模任务:入射光场
Nw/4z$].J
oDrfzm|[Y
l> W?XH
高斯准直激光光束的光束参数
zr-HL:js
p>Qzz`@e
• 波长:632.8nm
T9}G:6
• 激光光束直径(1/e2):1mm
sV%<U-X
p?>(y
g\,pZ]0i
&&nvv &a
4.建模任务:期望输出光场
~*79rDs{
pW 2NrBq@w
kD8$ir'UYG
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
RplLU7
h-].?X,]Q
• FWHM-直径:0.5mm
;xS@-</:
• 边缘宽度:50um
&z+nNkr?yN
• 效率:>95%
$^?Mip
• 信噪比(SNR):>30dB
64fa0j~<*M
• 杂散光:<5%
7;2j^qPr
b8r?Dd"T8
^<}9#q/rt
|A0BYzlVc
5.设计方案
nQy.?*X
nm`[\3R
?\"GT] 5D
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
J<'[P$D
• 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)。
Ub2t7MU
>-*rtiE
1hp`.!3]H
`*g(_EZsS
6. 衍射光束整形器会话编辑器
@tGju\E"o
U*!q@g_
sC1Mwx
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
L-? ?%_=
• 用户必须输入所需的信息
-d1 YG[1|
- 入射场
kVz9}Xp"
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
:tBIo7
- 系统参数
Q3[MzIk 4
- 制造条件
ZP~Mgz{f
>'ev_eAk
8eq*q
1j"G~TM
7.设计过程
<:/Lap#D^
C~-x637/
1yC_/Va1
;-sZaU;
Heh.CD)Q
=z^2KH
#{K}o}
设计和优化过程由两步完成:
,.DTJ7H+
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
Oy EOb>
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
\kWL:uU
7+ +Fak
8.系统模拟
C# zYZ JZ
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
2^ uP[
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
@n2Dt 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。
|?v(?
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
_E'F
-[/tS<U
C0C2]xx{
yX9 .yq
9. 初始几何光学设计的结果
I\e/ Bv^
^Gi9&fS,
bUvVt3cm
J([Y4Em5
,5V w^@F
感兴趣的优化函数
*.%z
• 效率满足(>95%)
b'q ru~i
• 信噪比不满足(<30db)
4g4[n7
• 杂散光不满足(>5%
`]~1pc
H=lzW_(
P* X^)R
_E %!5u
M>qqe! c*
10. 后续IFTA优化后的结果
6-E>-9]'E
.A6D&-&z
RN^<bt{_U
M.FY4~
ej91)3AO
(aC~0 #4
感兴趣的优化函数
B]2m(0Y>>v
• 效率满足(>95%)
|$|B0mj
• 信噪比满足(<30db)
l XpbAW
• 杂散光满足(<5%)
*kYJwO^
YCl&}/.pA
11.总结
1X5MknA
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
r4 $<,~
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
IA%|OVAfF
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
NF "|*S
• 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。
Qm_IU!b
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
X9 N4
^>Vl@cW0uz
^[x6p}$
QQ:2987619807
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