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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 AH :uG# jU~ x^Y 这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 )obgEJ7Y`l 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。 <D3mt Q q&J5(9]O|L 2.模拟任务 9:Oz-b vi
*A5 ]XbMqHGS DOE: 3qn_9f ] 相位型衍射 ,dR.Sacv 光束整形器 HE-5e):
k 直径:2mmx2mm /'aqQ
K< 形状:圆形 LXh}U>a9 相位级次:16 )v_v 7 ~H& C1e@{>
NXFi* 3.建模任务:入射光场 ;cvMNU$fN Y(bB7tR *U,JQ 高斯准直激光光束的光束参数 '(FC
\cCH/ • 波长:632.8nm E&
i (T2c • 激光光束直径(1/e2):1mm ~ HhB@G!3 l=p_
cI'n[G \Q(a`6U 4.建模任务:期望输出光场 _%=CW'
B $]
"M`h 'mbLK#q 期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): V~[b`&F
e}1Q+h\ • FWHM-直径:0.5mm _wK.n.,S~ • 边缘宽度:50um u+r!;-0i • 效率:>95% V%s7*`U • 信噪比(SNR):>30dB /nQuM05*Z • 杂散光:<5% %]&$VVVh :Q> e54]'&
XDJE]2^52? Z::I3 Q 5.设计方案 lQ`=PFh !(F?`([A +4_, , I • 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)。 M,_
$s, • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 qWheoyAB sFz0:SqhE
x
C&IR* qsp.`9! 6. 衍射光束整形器会话编辑器 IZj`*M%3 h;jO7+W cyJ{AS+ • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 <`uu e • 用户必须输入所需的信息 d<7b<f"~ - 入射场 6whPW
. - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 1*u]v{JJ( - 系统参数 'wk,t^) - 制造条件 7/IL"
D }x`Cnn
v#qd q!64 h'-4nu;* 7.设计过程 bh1$
A z1Bi#/i
?'TK~,dG/ /RJ
g=$U&Hgs g77M5(ME 6/S.sj~ 设计和优化过程由两步完成: hJ{u!:4 1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9)1Ye 2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 "a)6g0gw iibG$?( 8.系统模拟 71R,R, • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Ahwi • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 >;I8w( • 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。 %m
|I=P • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 .@,t}:lD =4eJ@EVM
7x6M]1F 6i[Ts0H%<! 9. 初始几何光学设计的结果 !{.CGpS ] D8wf`RUt
pNb2t/8%% xc#t8` :>fT=$i@ 感兴趣的优化函数 tdH[e0x B • 效率满足(>95%) M9W
zsWM • 信噪比不满足(<30db) +-@n}xb@ • 杂散光不满足(>5% RhE~Rwbx L5FOlzn
1p.c6[9- rQimQ|+ fwz:k]vk 10. 后续IFTA优化后的结果 ,~d0R4) ?.VKVTX^
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61|:E g{yw&q[B=
4$KDf;m@ *2X~NJCt 感兴趣的优化函数 !Ap5Uwd • 效率满足(>95%) ^y/Es2A#t • 信噪比满足(<30db) %1Q:{m • 杂散光满足(<5%) [LnPV2@e QXZXj#` 11.总结 WVa%< • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 -"I$$C • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 S/`#6 • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ^w^e~0
S • 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。 h:8P9WhWF • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Nbpn"*L,
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