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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 phP> 3f.T  
+a|/l  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 S #8 >ZwQ  
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。 4/*H.Fl  
8LJ{i%  
2.模拟任务 aMK~1]Cx  
l#bAl/c`  
u+D[_yd^  
DOE: q0O&UE)6Y  
相位型衍射 /\=MBUN  
光束整形器 0{) $SY  
直径:2mmx2mm v-`h>J!Nx  
形状:圆形 jm3G?Vnq  
相位级次:16
GXX+}=b7qO  
6EJVD!#[K  
1S$h<RIPAc  
3.建模任务:入射光场 (/h5zCc/v  
:b/jNHJU  
]gEhE  
高斯准直激光光束的光束参数 H4<Nnd\   
*P2[qhP2  
• 波长:632.8nm Qw)9r{f  
• 激光光束直径(1/e2):1mm @5<CXTdF9c  
SH8/0g?  
fgF;&(b  
.px:e)iW  
4.建模任务:期望输出光场 wW`}VKu  
?m;;D'1j  
$Ui&D I  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): !/I0i8T  
4TRG.$2[  
• FWHM-直径:0.5mm O}Le]2'  
• 边缘宽度:50um Bjj<\8 ^M  
• 效率:>95% xiM&$<LpR  
• 信噪比(SNR):>30dB 9 E1W|KE  
• 杂散光:<5% -_8*41  
w1|Hy2D`0  
TGV  
lCb+{OB  
5.设计方案 S>_27r{  
Jb(Y,LO^  
6C-YyI#s#  
• 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 mym+  
• 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)。 \pY^^ l*  
85]SC$  
G'#41>q+  
jO'|mGUM  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 k#)Ad*t  
&%F@O<:  
8cVzFFQP  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 kv?|'DN  
• 用户必须输入所需的信息 <GIwRVCU  
- 入射场 F $yO  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 0SV\{]2  
- 系统参数 i~yX tya  
- 制造条件 SUdm 0y  
RKkGITDk  
<94G  
{aj/HFLNY  
7.设计过程 d?L\pN&  
Un@\kAY  
i|$z'HK;+  
"pvZ,l>8f  
t[C1z  
OtUr GQP  
RA/EpD:H  
设计和优化过程由两步完成: 5cfA;(H  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 O!R"v'  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 KSqTY>%fnv  
x8[MP?Wz  
8.系统模拟 79 Bg]~}Z  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @LX6hm*}  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :jem~6i  
• 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。 LtKB v 4  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 x8N|($1  
-l*g~7|j  
grcbH  
'Z8aPHD  
9. 初始几何光学设计的结果 jX */piSq  
;4~U,+Av  
Tj/GClD:%  
D-ADv3E,  
|!*Xl) ]  
感兴趣的优化函数 :Ml7G  
• 效率满足(>95%) gA^q^>7  
• 信噪比不满足(<30db) f} K`Jm_}?  
• 杂散光不满足(>5% 9'KonW  
#Ob]]!y  
8k!6b\Imz  
IB$7`7  
(Wj2?k/]  
10. 后续IFTA优化后的结果 Ill[]O  
       p+w8$8)  
$& {IKP)u  
9O98Q6-s  
trYTs,KV  
yI8tH!  
感兴趣的优化函数 d,F5:w&  
• 效率满足(>95%) _j ;3-m  
• 信噪比满足(<30db) NoDZ5Z  
• 杂散光满足(<5%) )|]dm Q-  
E`D%PEps+  
11.总结 a39hP*  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 oyeG$mpg  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 W |UtY`1  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ;=;JfNnbm  
• 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。 uHM@h{r  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =!0I_L/  
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