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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 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$|8`;I(  
• 效率:>95% M:Er_,E  
• 信噪比(SNR):>30dB z|G9,:9  
• 杂散光:<5% 0.r4f'vk  
s6 ( z  
}}QTHR  
OE)~yKy  
5.设计方案 UH@a s  
@L84>3O  
%I!:ITa  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 y#Ht{)C  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 <1w/hy&mWN  
Z'pQ^MO  
-B#yy]8  
W$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) Bhp OXqg  
- 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 )BI:]m  
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' 3%B[  
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