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infotek 2021-11-04 11:07

设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽

1.简介 w'L\?pI  
dL:-Y.?0M  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ;V@WtZv  
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。 xrlmKSPa  
=5aDM\L$&  
2.模拟任务 jN e`;o  
~0?mBy!-O  
avjpA ?Vz  
DOE: & SiP\65N  
相位型衍射 Yv hA_v  
光束整形器 0fc/wfv <  
直径:2mmx2mm h1:aKm!  
形状:圆形 U93}-){m  
相位级次:16
|]QqXE-7  
v. %R}Pa  
ekI2icD  
3.建模任务:入射光场 D@G\7 KH@  
@95FN)TXZY  
5>VY LI  
高斯准直激光光束的光束参数 `L:CA5sBud  
"mX\&%i6\p  
• 波长:632.8nm * +'x~a  
• 激光光束直径(1/e2):1mm Rfn9s(m  
?/TSi0R  
6cpw~  
Pa(^}n|  
4.建模任务:期望输出光场 dlU'2Cl7d  
e'~Zo9`r6  
X_qf"|i  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): GRMiQa  
OF%B[h&   
• FWHM-直径:0.5mm t(GR)&>.2  
• 边缘宽度:50um 'jmTXWq*  
• 效率:>95% j lp:lX  
• 信噪比(SNR):>30dB xAafm<L@!  
• 杂散光:<5% aqYa{hXio  
iY`%SmB  
 XEC(P  
BQBeo&n6  
5.设计方案 9 Yx]=n  
!(q sD+  
i.=w]S j  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 pX/n)q[  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 h tx;8:  
_tSAI  
GFfq+=se  
D6CS8 ~"  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 7~9S 9  
Op"M.]#  
:`E8Z:-R  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 m.px>v-  
• 用户必须输入所需的信息 /D5`   
- 入射场 3k|oK'l  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) iS&l8@2a  
- 系统参数 dcLA1sN,  
- 制造条件 ( xXGSx  
z?[r  
v.Q(v\KV5  
ikSF)r;*t  
7.设计过程 Au{<hQ =  
_2k]3z?  
8i|w(5m;  
v$(lZa1  
I&MY{f  
U7doU'V/  
Q?8R[i  
设计和优化过程由两步完成: &=<x#h-  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 GM<BO8Y.  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 _$wmI/_J M  
<EPj$::  
8.系统模拟 |u0( t,T  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 F^N82  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 xY+VyOUs  
• 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。 A,V\"KU  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 "]oO{'1X  
j=*l$RG  
t<T[h2Wd  
D'L'#/hK  
9. 初始几何光学设计的结果 Dq36p${ \W  
"jTKSgv+q5  
Zq,9&y~  
K`/`|1  
1z&Ly3  
感兴趣的优化函数 ME;n^y\8  
• 效率满足(>95%) 1QcT$8HA  
• 信噪比不满足(<30db) Oy<5>2^P  
• 杂散光不满足(>5%  }8@M@  
j. *VJazb;  
ndjx|s)E  
0{[m%eSK'  
Ypeiy `.  
10. 后续IFTA优化后的结果 ,*&G1|_6  
       |,#t^'S!  
[zL7Q^~  
JC}f-%H?K  
1"pI^Ddt  
,g7.rEA  
感兴趣的优化函数 b B  x?  
• 效率满足(>95%) 1G0fp:\w  
• 信噪比满足(<30db) 1iX)d)(b  
• 杂散光满足(<5%) /,MJq#@K  
zaFt*~@X  
11.总结 DHw&+MY  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 2:BF[c`  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~go fQ  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 /0W9g  
• 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。 kloR#?8A  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。  U3izvM  
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