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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
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
)[RpZpd`*
2w;G4
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
K-ju ,4A
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。
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7a27^b
2.模拟任务
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L)=8mF.
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DOE:
iu+zw[f
相位型衍射
/G[+E&vj
光束整形器
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直径:2mmx2mm
vJzx Py|
形状:圆形
^S:cNRSW"
相位级次:16
R\i]O
HK=CP0H
sL;z"N@PK
3.建模任务:入射光场
eF*TLI<[^I
KX$qM g1j
CD$u=E ]
高斯准直激光光束的光束参数
'&1
kz3?j<
• 波长:632.8nm
D'Jm!Ap
• 激光光束直径(1/e2):1mm
[Ja(ArO3|[
m.|qVN
_-YL!oP
]Sk#a-^~
4.建模任务:期望输出光场
P((S2"D<4
)jp{*?^\
(0Zrfu^
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
6eW1<p
/[p?_EX@
• FWHM-直径:0.5mm
5?S{W
• 边缘宽度:50um
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• 效率:>95%
UA1]o5K
• 信噪比(SNR):>30dB
ktkn2Twa/
• 杂散光:<5%
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:%+^}
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5.设计方案
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<yPq;#z(!
• 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)。
&/z+A{Hi
• 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)。
IF,i^,
^\Ue7,H-
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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~5XL@j I^
4O5n6~24
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
(25^r
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
3N)Ycf8
- 系统参数
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- 制造条件
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8iII)+
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7.设计过程
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S>vVjq?~l(
设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
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2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
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r7wx?{~ 28
8.系统模拟
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• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
%Hl:nT2M
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
3f7t%
• 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。
K"t:B
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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q:D0$YY0
%i]uW\~U
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9. 初始几何光学设计的结果
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感兴趣的优化函数
B[U.CAUn
• 效率满足(>95%)
cr=FMfhB
• 信噪比不满足(<30db)
$ uIwRG <
• 杂散光不满足(>5%
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L2V $%*6
^r?sgJ
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10. 后续IFTA优化后的结果
V+"*A
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D+vl%(g
vY+_tpuEH
+oKpA\mz
Ws}kb@5
感兴趣的优化函数
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• 效率满足(>95%)
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• 信噪比满足(<30db)
{bq-: CZe
• 杂散光满足(<5%)
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11.总结
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• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
GXvo't@N
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
BBuYO$p
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
\"sSS.'
• 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。
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• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
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