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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
,`G8U/
a =*(>=
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
2K!3+D"
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。
5Qo\0YH
m7^aa@^m
2.模拟任务
d[w 'j/{
&'N{v@Oi)
PNd]Xmv)
DOE:
0MF[e3)a
相位型衍射
['sj'3cW-
光束整形器
1SP)`Q
直径:2mmx2mm
#c'yAa
形状:圆形
p8oOm>B96n
相位级次:16
2+TCFpv
CVo@zr$
)(9>r/bq
3.建模任务:入射光场
4Ucg<Z&%
OlK3xdg7
hewX)
高斯准直激光光束的光束参数
uo_Y"QiKEH
I(#Y\>DG
• 波长:632.8nm
=_\5h=`Yx
• 激光光束直径(1/e2):1mm
KIC5U50J
_:Tjq)
wP/&k`HQ#i
2 #kR1rJP
4.建模任务:期望输出光场
4v33{sp
n&D<l '4
]IoJ(4f
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
.|JJyjRA+
xpxUn8.
• FWHM-直径:0.5mm
2S&e!d-
• 边缘宽度:50um
xKWqDt
• 效率:>95%
$/Gvz)M
• 信噪比(SNR):>30dB
@ JZ I
• 杂散光:<5%
cNtGjLpx;
zu5'Ex`gQa
\6-x~%xK
B&Q\J>l9S
5.设计方案
6b~Zv$5^Y-
NEa:
K19/M1~
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
3xxQL,FV
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
^ ~:f02[D
hF s:9
NKvBNf|D
~YA* RCe
6. 衍射光束整形器会话编辑器
gV$j ]
l9lBhltOH
}=z_3JfO
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
'C8VD+p
• 用户必须输入所需的信息
K]Q#B|_T
- 入射场
"X T7;!
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
nBI?~hkP3
- 系统参数
P9p:x6
- 制造条件
+D[|L1{xb
Yz=(zj
>G$8\&]j
"+/%s#&
7.设计过程
H;s
z8_m<uewz
Py$Q]s?\1
k__i Jsk
I|9(*tq)
Nz_c]3_j
`E+)e?z
设计和优化过程由两步完成:
FRd!UqMXY
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
<`k\kZM
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
'9c`[^
NUbw]Y90~
8.系统模拟
/ts=DxCC;
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
MGze IrV
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
+%Q:
• 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。
fft FNHP
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
Zt4g G KG
u.sF/T=6f
{a^A-Xh[u
)b`Xc+{>
9. 初始几何光学设计的结果
XTEC0s"F
n|2`y?
6w(Mb~[n
s0uI;WMg
Gdmh#pv
感兴趣的优化函数
'?=SnjMX
• 效率满足(>95%)
;Pf |\q
• 信噪比不满足(<30db)
'N^\9X0
• 杂散光不满足(>5%
\95qH,w)T
6r! Y ~\@
J ^gtSn^
=+5z;3
oFM\L^Y?$$
10. 后续IFTA优化后的结果
*p:`F:
M4 SJnE
5v <>%=
Lh3>xZy"-z
U/F<r3.`#
1c_gh12
感兴趣的优化函数
E}AOtY5a
• 效率满足(>95%)
Fd Ezt
• 信噪比满足(<30db)
KwK[)Cvv
• 杂散光满足(<5%)
t\~lGG-p
gw~%jD-2
11.总结
$* 1?"$LN
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
Tlrr02>B{
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
h07Z.q ;
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
e9e%8hL
• 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。
MJNY#v3
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
jy@vz,/:%5
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