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设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽
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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
@ y2Bq['
_Wsk3AP
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
{"AYOc>2|
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。
n8D;6#P^
%z_b/yG
2.模拟任务
Ps 5wQaS
NW Qu-]P
UdgI<a~`k6
DOE:
m`0{j1K
相位型衍射
{$=%5
光束整形器
uXa}<=O
直径:2mmx2mm
T $]L 5
形状:圆形
?O^:j!C6
相位级次:16
I,Y^_(JW
QN5N hs
0`zq*OQ
3.建模任务:入射光场
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j'b4Sbs-f
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高斯准直激光光束的光束参数
-mdPqVIJn:
R.$Y1=U6
• 波长:632.8nm
e%7P$.
• 激光光束直径(1/e2):1mm
:iiTz$yk
32' 9Ch.
pl/$@K?L
Z'M@DY/fdK
4.建模任务:期望输出光场
ttt&sW`
WuXRL}!\,
NT:>.~ah@&
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
*M5C*}dl
ZI]K+jza
• FWHM-直径:0.5mm
oK[,xqyA
• 边缘宽度:50um
QCnVZ" !(
• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
9Dkgu^`
• 杂散光:<5%
+& Qqu`)?F
2Rt ZTn
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9 peB+URV
5.设计方案
i<![i5uAI
lK@r?w|<M
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• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
0M.[) @
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
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m>:ig\
l/M+JT~R
:/Zh[Q@EG
6. 衍射光束整形器会话编辑器
(P_+m#
p 1fnuN |,
}k~0R-m
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
3F3?be
• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
>?xVr
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
L2tmo-]nw
- 系统参数
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- 制造条件
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c" HCc]
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7.设计过程
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g9.hR8X
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2|EoP-K7
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CQ ?|=cN
设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
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2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
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8.系统模拟
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• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
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• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
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• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
=n&83MYX
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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N11am
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9. 初始几何光学设计的结果
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9EW 7,m{A
9`{cX
CJ >=odK[
感兴趣的优化函数
%8/$CR
• 效率满足(>95%)
O5w\oDhMb
• 信噪比不满足(<30db)
oj,
• 杂散光不满足(>5%
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"k/x+%!Spc
%|~UNP$
6W o7q\ "
'aJ?Syn
10. 后续IFTA优化后的结果
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=v}.sJ V?
l;fH5z
s&l[GKR
3h>Ji1vV
E7,\s
感兴趣的优化函数
.0 K8h:I
• 效率满足(>95%)
'AoH2 |
• 信噪比满足(<30db)
t&0p@xLQ
• 杂散光满足(<5%)
&+sN=J.x
S_atEmQ
11.总结
6r`g+Js/
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
~*qGH
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
H D>{UU?
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
_<8y^ymo
• 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。
okW3V}/x/z
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
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