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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 kY,U8a3! dt[k\ !-v 这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 S0g'r
!;6 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。 /MB{Pmk$R [>#*B9 2.模拟任务 N4;7gSc" 1iL'V-y {:c]|^w6 DOE: lT\a2.E 相位型衍射 >U1R.B7f 光束整形器 OI}
&m^IOo 直径:2mmx2mm b,P ]9$Ut 形状:圆形 zJ+8FWy:S 相位级次:16 Nf3.\eR mD:IO
~9F ,% 3.建模任务:入射光场 s{ V*1$e~ PUQES(& C=uZ1xg*, 高斯准直激光光束的光束参数 Cp^@zw*/ +,:^5{9{ • 波长:632.8nm + SZYg[ • 激光光束直径(1/e2):1mm jNwjK0? d1!i(MaV!
#tt?!\8C H?}[r)|(3i 4.建模任务:期望输出光场 k^$+n_ uUE9g FZd.L6q 期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): D7]#Xk2 }],Z;: • FWHM-直径:0.5mm pqvOJ#?Q}= • 边缘宽度:50um 8$|8`;I( • 效率:>95% M:Er_,E • 信噪比(SNR):>30dB z|G9,:9 • 杂散光:<5% 0.r4f'vk
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}}QT HR OE)~yKy 5.设计方案 UH@as @L84>3O %I!:ITa • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 y#Ht{)C • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 <1w/hy&mWN Z'pQ^MO
-B#yy]8 W$dn_9W 6. 衍射光束整形器会话编辑器 "SN4* 4vK8kkW1 E}CiQUx • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 k)S.]!u&G • 用户必须输入所需的信息 D+ V7hpH- - 入射场 @vgG1w - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) BhpOXqg - 系统参数 D0Z\Vvy - 制造条件 s)voII& "`}~~.q
QVZD/shq d lH$yub 7.设计过程 nU+tM~C%a J
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U]qav,^[ 8pLBt:
`T/~.`R L~{_!Q g1(Xg. 设计和优化过程由两步完成: [\)oo 1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 J?)RfK|! 2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 R~L0{`
0 wYeB)1. 8.系统模拟 G@!z$ • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 f<i7@% • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 N5|Rmfo1 • 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。 ~Y=@$!Uq • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 P`$12<\O1 si1*Wt<3Bc
?<X(]I.j ,Y_{L|:w 9. 初始几何光学设计的结果 mOll5O7VW 4kp im
TGT$ >/w > NX* O_/ {hSGv 感兴趣的优化函数 ${~|+zdB • 效率满足(>95%) Q>}2cDl • 信噪比不满足(<30db) ;SwC&.I • 杂散光不满足(>5% E
?2O( 7&}P{<}o^
lYf+V8{ ~ <0Z>qr !Gs} tiMH 10. 后续IFTA优化后的结果 cl[!`Z <>SdVif]
O/AE}] BJjx|VA+
W@L3+4 KHiFJ_3 感兴趣的优化函数 xc
1A$EY • 效率满足(>95%) 2H#N{>7 • 信噪比满足(<30db) l1_X(Z._V • 杂散光满足(<5%) qcB){p+UQ &!.HuRiuC 11.总结 r >{G`de4 • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 U SOKDDm • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 S[M4ukYK • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 8"'x)y • 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。 UP1?5Q=H]Q • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $FM'
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