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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 e<ism?WG  
%fex uy4  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 eSQzjR*  
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。 vV$hGS(f~  
8`R +y  
2.模拟任务 i-K"9z| )  
Kt/+PS  
h^.tom g8  
DOE: .(gT+5[  
相位型衍射 < e7<t9  
光束整形器 \ N-| iq  
直径:2mmx2mm e0G}$ as  
形状:圆形 *Bb|N--jI  
相位级次:16
Y;~~?[6  
rU2YMghE  
{7ZtOe  
3.建模任务:入射光场 U_ N5~#9   
hPEp0("  
~%8Q75tn.  
高斯准直激光光束的光束参数 ]ft~OqLg!  
<MWXew7b  
• 波长:632.8nm O=!)})YG  
• 激光光束直径(1/e2):1mm FBwncG$]F*  
buxI-wv  
,&zjOc_v  
' Z(MV&  
4.建模任务:期望输出光场 oZ\qT0*eb  
1b %T_a  
&?5{z\;1"  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 8-y: ==C  
+UpMMh q  
• FWHM-直径:0.5mm :<WQ;q  
• 边缘宽度:50um AD!<%h:  
• 效率:>95% w50Bq&/jX  
• 信噪比(SNR):>30dB Ma*dIwEp  
• 杂散光:<5% qk+{S[2j  
#<PA- y  
c|!A?>O?i  
w$U/;C  
5.设计方案 foP>w4pB  
7gdU9c/q,  
%t5BB$y  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 zb~MF_&gE  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 #pm-nU%|_j  
"o5gQTwb  
!>Qc2&ZV  
l_j<aCY?|  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 6E\\`FE4y  
'Kso@St`o  
l3Bxi1k[C  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 afP&+ 5t@O  
• 用户必须输入所需的信息 "jQe\  
- 入射场 +GPT:\*q6  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) Jn <^Q7N  
- 系统参数 mJDKxgGK  
- 制造条件 7N59B z  
{i%x s#0h  
 1u S>{M  
C +?@iMh  
7.设计过程 mP$G9R  
x 1xj\O  
?m_RU  
: ! iPn%  
?lwQne8/  
Uh|__DUkh  
FskJyB[  
设计和优化过程由两步完成: ?#EXG  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 N7I71q|  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 7U[L\1zS  
ssJDaf79  
8.系统模拟 t{S{!SF4  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Zqs-I8y  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 EAd:`X,Y  
• 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。 >pH775I=  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 ,8"[ /@  
};|PFWs  
(~pEro]?+)  
r?yJ  
9. 初始几何光学设计的结果 ,pa&he  
;`PkmAg  
\Af|$9boHz  
&<P^Tvqq&  
Qdr-GODx  
感兴趣的优化函数 wAOVH].  
• 效率满足(>95%) 5f*'wA  
• 信噪比不满足(<30db) ,S0~:c:)  
• 杂散光不满足(>5% b`W'M :$  
ExP25T  
UrcN?  
'GzhZ`E6  
7f Tg97eF  
10. 后续IFTA优化后的结果 ,f0g|5yDf  
       qD%&\ZT  
?! _pP|  
7CL@i L Tq  
fYQi#0drn  
T!xy^n]}  
感兴趣的优化函数 S}[:;p?F`  
• 效率满足(>95%) Nx (pJp{S  
• 信噪比满足(<30db) gL}Y5U+s  
• 杂散光满足(<5%) l 75{JxZX  
y3[)zv  
11.总结 4x{ti5Y0  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 yqb <<4I  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 U6'haPlOk%  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 PW//8lsR  
• 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。 6N+)LF}P b  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 I+d(r"N1  
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