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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 p5F[( H|9  
^e@c Ozt  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 1bzPBi  
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。 S-2xe?sb  
w**.8]A"N  
2.模拟任务 h>mQ; L  
7]e]Y>wZap  
 pMt]wyKr  
DOE: b@YSrjJ  
相位型衍射 R2]?9\II  
光束整形器 Va=0R   
直径:2mmx2mm [-6j4D  
形状:圆形 +Yi=W o/  
相位级次:16
q<c).4  
YY7:WQS  
Y2<#%@%4  
3.建模任务:入射光场 *<9D]  
IR/0gP  
u x:,io  
高斯准直激光光束的光束参数 gFDP:I/`  
?\vJ8H[bD  
• 波长:632.8nm 8(3vNuyP  
• 激光光束直径(1/e2):1mm $ya#-pi`;  
^[zF_df  
K?I@'B'  
_"WQi}Mm  
4.建模任务:期望输出光场 J|xqfY@+  
Ch;EnN<  
L7D'wf  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): Y!POUMA }A  
PI?-gc?[  
• FWHM-直径:0.5mm dDpe$N  
• 边缘宽度:50um 6 Dg[ b  
• 效率:>95% Nm,v E7M  
• 信噪比(SNR):>30dB *3 9sh[*}  
• 杂散光:<5% y|MW-|0=!  
:eIB K  
e'\I^'`!M  
Opjt? ]  
5.设计方案 <EBp X   
H[>_LYZ8  
+,|-4U@dl  
• 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)。 i(c2NPbX  
• 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)。 c7iu[vE'+  
3Ji,n;QLm  
%{HqF>=~  
~!:F'}bj  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 t#P)KcWOt  
Qy6Avw/$  
;Rnb^t6Z  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 CS"p[-0  
• 用户必须输入所需的信息 tS!~> X  
- 入射场 ,/d-o;W  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) <|2_1[,sl  
- 系统参数 -9aht}Z  
- 制造条件 `E|IMUB~  
+i)1 jX<  
S>"dUM  
|Zt=8}di  
7.设计过程 t8P>s})[4  
Xp{gh@#dr  
o_5|L9  
8L|C&Ymj  
"n8_Ag@r  
ho(Y?'^t3  
mR0@R;,p  
设计和优化过程由两步完成: T.(SBP  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Jhj]rsGk  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 [{zekF~)@  
qlgh$9  
8.系统模拟 N7;E 2 X  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &pmJ:WO,h  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *=sU+x&X  
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 st+Kz uK  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 :ZzG5[o3  
ar^`r!ABEh  
}F3Z~  
z?gJHN<  
9. 初始几何光学设计的结果 &c\8` # 6  
D^TKv;%d  
DX!$k[  
5o72X k  
'PO1{&M  
感兴趣的优化函数 R -h7c!ko  
• 效率满足(>95%) K^> qn,]H'  
• 信噪比不满足(<30db) }YSH8d  
• 杂散光不满足(>5% ~}M{[6!  
@e Myq1ZU  
?_^9e  
Fj&vWj`*  
z[k2&=c  
10. 后续IFTA优化后的结果 Mr1pRIYMd  
       >N3{*W  
AVJF[t,  
pTN_6=Y"  
^{Vm,nAQqs  
r;'!qwr  
感兴趣的优化函数 Th8Q ~*v  
• 效率满足(>95%) -5qO}^i$a  
• 信噪比满足(<30db) J\{)qJ*jp  
• 杂散光满足(<5%) 2`},;i~[  
y~dW=zO  
11.总结 *PI3L/*  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 tT v@8f  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 m:^@AR1%d  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 Wu}Co  
• 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。 ~q4y'dBy*  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 /# eBDo  
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