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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 U)3*7D  
a%fMf[Fu  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 |#)S`Ua1  
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。 (;Ad:!9{  
Q#Vg5H4  
2.模拟任务 HqZ3]  
$z"1&y)  
 MoFAQe  
DOE: kt0ma/QpP  
相位型衍射 ^1b/Y8&8A  
光束整形器  3g#  
直径:2mmx2mm zFq8xw  
形状:圆形 Y >83G`*}b  
相位级次:16
y\M Kd[G7  
z|^+uL  
&t1Uk[  
3.建模任务:入射光场 -VO&#Mt5u  
[s"e?Qee  
Z<Pf[C  
高斯准直激光光束的光束参数 )Gu:eYp+`  
|P>Yf0  
• 波长:632.8nm ?KKu1~a_  
• 激光光束直径(1/e2):1mm gZ^'hW-{  
k'(eQ5R3L  
(sfy14>\  
bS!4vc1`2  
4.建模任务:期望输出光场 J'=iEI  
$r'PYGn  
W{1"  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): |BC/ERms  
'Y%@fZf x  
• FWHM-直径:0.5mm =u.jZ*u]WT  
• 边缘宽度:50um ,8Yc@P_O  
• 效率:>95% s9p~  
• 信噪比(SNR):>30dB Si:$zGL$(  
• 杂散光:<5% ]m(C}}  
[`]h23vRW  
4^jIV!V  
lQ]8PR t8  
5.设计方案 @uJ^k >B  
fGz++;b<S  
NY,ZTl_  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 oQS_rv\Ber  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 /p PSo  
?C6DK{S(  
z5|m`$gy  
*>#mI/#}  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 : CR1Oy9  
WA$Ug  
Wj}PtQ%lp/  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 'WC> _ L  
• 用户必须输入所需的信息 #j?SdQ  
- 入射场 >B~vE2^tQ~  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) jMP!/t :w  
- 系统参数 Uh tk`2O  
- 制造条件 6M/*]jLq4  
w~n7l97Pw  
R=ipK63  
A;'*>NS  
7.设计过程 t V:oBT*  
2l YA% n  
(=/%_jj  
O7x'q<PFU  
7F;dLd'  
c'XvZNf .C  
G8Qo]E9-/  
设计和优化过程由两步完成: @8;0p  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?vd_8C2B  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ?L'4*S]  
IcDAl~uG  
8.系统模拟 OZ9ud ]@\  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 N;6@f*3_i  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 dPtQ Sa  
• 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。 O*:8gu'Y2  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 OfAh? ^R  
[Dv6z t>  
s.8]qQRr  
S7A[HG;  
9. 初始几何光学设计的结果 i=ztWKwKf  
Jm5&6=  
Tam\,j  
YcQ3 :i  
/;K?Y#mf~j  
感兴趣的优化函数 ?u)[xEx6}+  
• 效率满足(>95%) </%n:<z4  
• 信噪比不满足(<30db) 1I1Z),  
• 杂散光不满足(>5% 6 pQbh*  
* I{)8  
Z ^w5x:  
.0eHP  
)}KQtkU8:  
10. 后续IFTA优化后的结果 Y unY'xY  
       (K}Md~  
' >F_y t9  
! 54(K6a[  
jcuC2t  
q7VpKfA:M  
感兴趣的优化函数 Z\)emps  
• 效率满足(>95%) 3o>.Z;  
• 信噪比满足(<30db) G.}Ex!8R7_  
• 杂散光满足(<5%) _&~y{;)S  
`B4Px|3  
11.总结 j$f`:A  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 G3.MS7 J  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ti)4J2c,8  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 -A\J:2a|  
• 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。 T&5dF9a  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 @Qa)@'u  
~H0WHqcy  
d:x=g i!  
QQ:2987619807 0aF&5Lk`y  
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