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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
+}.S:w_xQ
4dI=
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
x]<0Kq9K
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。
a qIpO
I=}pT50~9
2.模拟任务
g%T` 6dvT
0%>_fMa A
>J_%'%%f
DOE:
BF+i82$zo
相位型衍射
RL~]mI!U
光束整形器
anxwK47
直径:2mmx2mm
V( SRw
形状:圆形
\s">trXwX
相位级次:16
uEcK0>xp
a&s&6Q|Y
5R/k8UZ
3.建模任务:入射光场
H|/U0;s
37nGFH`K2m
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高斯准直激光光束的光束参数
hxx`f-#=
HC/?o0
• 波长:632.8nm
25/OV"Z
• 激光光束直径(1/e2):1mm
7Hzv-s
P_Ni 5s)
!S5_+.U#
Swnom?t
4.建模任务:期望输出光场
xr).ZswQ
g RBbL1
!=rJ~s F/{
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
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• FWHM-直径:0.5mm
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• 边缘宽度:50um
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• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
L#9g ~>~
• 杂散光:<5%
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5.设计方案
P*.0kR1n
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G "`t$=0
• 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)。
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• 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)。
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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• 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
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- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
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- 制造条件
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7.设计过程
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L+J)
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3~6,fTMz{
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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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。
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• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
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• 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。
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• 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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9. 初始几何光学设计的结果
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)3A%Un#B
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m.DC
感兴趣的优化函数
F|&=\Q
• 效率满足(>95%)
G;Thz
• 信噪比不满足(<30db)
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• 杂散光不满足(>5%
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F,>-+~L=
F-I\x
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10. 后续IFTA优化后的结果
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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)
;OD+6@Sr
• 杂散光满足(<5%)
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11.总结
gg}^@h&?
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
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• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
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• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
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• 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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