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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 n`v;S>aT  
"^gV.  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 4 H 4W  
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。 ,EsPm'`?A/  
<d*;d3gm  
2.模拟任务 "Sx}7?8AB  
A8|DB@ Bi  
XHN*'@ 77;  
DOE: =@ SJyW  
相位型衍射 ^jph"a C  
光束整形器 _U Q|I|V#  
直径:2mmx2mm -9D2aY_>  
形状:圆形 P }BU7`8  
相位级次:16
T{A 5,85  
KzgW+6*G  
?v5OUmFM  
3.建模任务:入射光场 Gl!fT1zh0  
[<0\v<{`L  
= n>aJ(=Pd  
高斯准直激光光束的光束参数 V eD<1<  
$T#yxx  
• 波长:632.8nm Q:v9C ^7  
• 激光光束直径(1/e2):1mm U07 G&? /  
:6T 8\W  
)NjxKSiU@  
;:`0:Ao.  
4.建模任务:期望输出光场 bdxmJ9a:R  
.dE2,9{Z  
' K\ $B_  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 8T]x4JQ0  
H)5V \  
• FWHM-直径:0.5mm :~PzTUz  
• 边缘宽度:50um wI{ED  
• 效率:>95% %~{G*%:  
• 信噪比(SNR):>30dB A}h`%b  
• 杂散光:<5% QPZ|C{Ce  
S!JwF&EW  
CHGV1X,  
YT@D*\  
5.设计方案 i,R+C.6{  
==^9_a^  
Y5&mJp\G  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 vi8)U]6  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 2sXNVo8`w"  
{wS)M  
7wA.:$  
fEgwQ-]  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 4],*y`& g  
qTV;L-  
{g@?\  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 dPx{9Y<FzU  
• 用户必须输入所需的信息 ='U>P( R-  
- 入射场 EsK.g/d  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) []#>r k~  
- 系统参数 KN\*|)  
- 制造条件 )B1gX>J\8  
Yfa`}hQ  
fZ7Ap3dmP  
i7#PYt  
7.设计过程 f*tKj.P  
%k8 H'w\  
_=*ph0nu  
-rXo}I,VI  
*41 2)zEy  
`rQDX<?  
*ke9/hO1i  
设计和优化过程由两步完成: >v9@p7Dn  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 "%[aWb  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 Hp}dm93T  
R&P}\cf8T  
8.系统模拟 DM[gjfMXu  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 'qt+.vd  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =E~)svl6g  
• 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。 W%,h{  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 M s5L7S  
}g]O_fN7~  
o+F]80CH  
YI!@ ,t  
9. 初始几何光学设计的结果 -Nu Rf#  
oy< q;'  
! {c"C  
?loP18S b  
iF!r}fUU6  
感兴趣的优化函数 3g''j7  
• 效率满足(>95%) ;c;5O@R}3  
• 信噪比不满足(<30db) |o0?u:  
• 杂散光不满足(>5% '"~ 2xiin  
8H<:?D/tH  
n |Is&fy  
'$m uA\  
VzZ'W[/7)B  
10. 后续IFTA优化后的结果 s J~WzQ  
       kntM  
{L9WeosQ  
1Ka,u20  
| bWvQdN  
ImZ!8#  
感兴趣的优化函数 fH6mv0  
• 效率满足(>95%) yWkg4  
• 信噪比满足(<30db) p%?m|(4f  
• 杂散光满足(<5%) J=@D]I*3  
g[ dI%  
11.总结 jXCSD@?]K  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 [n!5!/g>j  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 E Qn4+  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 X6`F<H`  
• 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。 ;5TQH_g  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =k +nC)e  
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