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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 \<|a>{`7]i  
seY0"ym&e  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 WIOV  
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。 Lv,~Mf1|  
[?Y u3E\  
2.模拟任务 :i0xer  
*7oPM5J|v  
i_g="^  
DOE: w3Aq[1U0  
相位型衍射 9bgKu6-X  
光束整形器 OQ#gQ6;?0  
直径:2mmx2mm mmY~V:,Kd  
形状:圆形 ({D.oS  
相位级次:16
pW8pp?  
+f\tqucI3  
%_M B-  
3.建模任务:入射光场 qA9*t  
L6BHh_*E  
kr8NKZ/  
高斯准直激光光束的光束参数 N\H{p %8  
U"-mLv"|  
• 波长:632.8nm >IfJ.g"  
• 激光光束直径(1/e2):1mm M<7 <L   
",E6)r  
r&}fn"H!  
*Dh.'bB!  
4.建模任务:期望输出光场 *-Lnsi^7v  
0'^? m$  
~J)4(411  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ( NjX?^  
v7O{8K+  
• FWHM-直径:0.5mm [KWF7GQi  
• 边缘宽度:50um [lS'GszA  
• 效率:>95% {eIE|   
• 信噪比(SNR):>30dB jR@-h"2*A  
• 杂散光:<5% a&L8W4  
oLruYSaD  
j /-p3#c  
-2> L*"^  
5.设计方案 e hxtNjA  
a6WE,4T9  
cJ]`/YJ  
• 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)。 rorzxp{  
• 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)。  Ea\a:  
VmBLNM?  
V$q%=Sip  
Y141Twjvd  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 $ }B"u;:SU  
6J%SkuxR  
b@1QE  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 dUb(C1h  
• 用户必须输入所需的信息 I_pA)P*Q(6  
- 入射场 uO[4 WZ  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) BD4.sd+H,  
- 系统参数 M*c\=(  
- 制造条件 G#dpSNV3|  
Om}&`AP};  
"45BOw&72G  
i":-g"d  
7.设计过程 TlBLG.-^  
b17p; wS  
B|,6m 3.  
{B\.8)&8  
VKik8)/.  
"g=ux^+X\  
E\V>3rse  
设计和优化过程由两步完成: ew`R=<mZ,7  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 6_XX[.%  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 pY8+;w EI  
H?'VQ=j  
8.系统模拟 Ce_Z &?  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ;quGy3  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 'Y vW|Iq  
• 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。 }U^9(  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 `J-"S<c?_  
`Z@wWs  
Ix *KL=MG  
'6/uc:zv  
9. 初始几何光学设计的结果 S0 yPg9v  
#;mZ3[+i5  
p:4vjh=1h  
 )bK<t  
3_ zI$Z  
感兴趣的优化函数 $C[YqZO  
• 效率满足(>95%) qQ1m5_OD`z  
• 信噪比不满足(<30db) Q'|cOQX  
• 杂散光不满足(>5% 6B+ @76wH  
lA]u8+gXd  
!Uj !Oy  
oO UVU}H  
yRgo1ow]  
10. 后续IFTA优化后的结果 h h8UKEM-  
       M?\)&2f[Z  
L>L4%?  
r+lY9 l  
Y]Fq)  -  
7=<PVJ*/  
感兴趣的优化函数 D8dTw{C  
• 效率满足(>95%) VJ$C)0xQA  
• 信噪比满足(<30db) T@RzY2tz  
• 杂散光满足(<5%) }pTj8Tr  
DC$ S. {n  
11.总结 tlcA\+%)  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 '<}7bw}+c  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4u(}eE f7  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 zm~~mz A  
• 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。 w_{z"VeD  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 e6_.ID'3  
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