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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 8UW^"4  
;9[fonk  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 -MW_| MG  
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。 HFKf kAl  
@E;=*9ek{u  
2.模拟任务  J}htu  
whmdcVh.  
*EOdEFsR/  
DOE: Lrta/SU*  
相位型衍射 gD,1 06%  
光束整形器 |*oZ _gI  
直径:2mmx2mm OglEt["  
形状:圆形 J@^8ko  
相位级次:16
$:cE ^8K  
qOe+ZAJ{%N  
:V1W/c  
3.建模任务:入射光场 j.C`U(n}`  
$&y%=-]|  
hXfQ)$J  
高斯准直激光光束的光束参数 52Sa KA[  
o}$XH,-9&  
• 波长:632.8nm XF Patd  
• 激光光束直径(1/e2):1mm >/:" D$  
PpGL/,]X  
~c8? >oN(  
;Yx)tWQI  
4.建模任务:期望输出光场 lphFhxJA{  
`{eyvW[Ks  
M9Cv wMi  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): L; T8?+x  
b o0^3]Z  
• FWHM-直径:0.5mm l,R/Gl  
• 边缘宽度:50um  V_C-P[2~  
• 效率:>95% [OjF[1I)u  
• 信噪比(SNR):>30dB Ipf|")*  
• 杂散光:<5% Y&[1`:-~-  
+1Vjw'P  
?Y)vGlWDW<  
x4g3 rmp  
5.设计方案 H9KKed47d/  
kd=GCO  
;KOLNi-B&  
• 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)。 J1/?JfF  
• 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)。 m$`RcwO  
Jpj}@,  
ZtV9&rd7  
2Gz}T _e  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ,/YF-L$(t  
{n(b{ ibl  
j;%-fvd;  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 <DMl<KZ  
• 用户必须输入所需的信息 tna .52*/  
- 入射场 y#>,+a#5  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) uG?_< mun  
- 系统参数 l=]cy-H  
- 制造条件 ~Cl){8o  
'Hc-~l>D  
]P#XVDn+;  
xgABpikC^  
7.设计过程 ,^?^ dB  
P6E3-?4j  
LL]zT H0  
{xwm^p(f  
^=C{.{n  
HqI t74+  
EM]s/LD@%  
设计和优化过程由两步完成: |w_7_J2  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =2[7 E  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 GRGzP&}@  
z|=}1; (.  
8.系统模拟 J+[_Wd  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 M54j@_81pX  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ks=>K(V6  
• 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。 .9R [ *<  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 zEs>b(5u  
I*LknU@  
el2bd :  
KQacoUHrK?  
9. 初始几何光学设计的结果 km)zMoE{c{  
;} und*q  
ki[UV zd  
< XP9@t&  
5:O-tgig.  
感兴趣的优化函数 ;w:M`#2  
• 效率满足(>95%) MG[o%I96  
• 信噪比不满足(<30db) ;epV<{e$q4  
• 杂散光不满足(>5% 1=#q5dZ]  
ElS9?Q+  
:{qv~&+C  
!xP8# |1  
OC1I&",Ai|  
10. 后续IFTA优化后的结果 ;w'D4p= P  
       |o,8V p  
W- i&sUgy  
q2. XoCf  
SfgU`eF%B  
M(jgd  
感兴趣的优化函数 #Xhdn\7  
• 效率满足(>95%) v[#9+6P=  
• 信噪比满足(<30db) ~2<7ZtV=  
• 杂散光满足(<5%) uIcn{RZ_z  
R>,:A%?^b5  
11.总结 .{ 44a$)  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 2rmSo&3@s  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 wSb 1"a  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 b`)){LR  
• 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。  $rz=6h  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 !6s"]WvF  
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