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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 F7
5#* VX].3=T8 这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 >/g#lS 5 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。 Ua<5U5 !-ok"k0,u 2.模拟任务 ;i8g41qjF yu;+o3WlK f}aL-N~ DOE: H6kR)~zhf 相位型衍射 3Ko/{f 光束整形器 pqk?|BvpK_ 直径:2mmx2mm Q8C_9r/:N> 形状:圆形 T{Gj+7bQ~ 相位级次:16 |^0XYBxQ ccNd'2P
b $'FvZbk 3.建模任务:入射光场 VAWF3 <
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R kP` 高斯准直激光光束的光束参数 #G.ulX R_(tjkT • 波长:632.8nm 2n3W=dF • 激光光束直径(1/e2):1mm RdWRWxTn8+ %9w::hav
_+p4Wvu~0 Mxe}B' 4.建模任务:期望输出光场 c$ao:nP)D )n+Lo&C< 8hXl%{6d3 期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): M2d$4-< :S.9eFfa • FWHM-直径:0.5mm 'r4/e-`pK • 边缘宽度:50um 3)8QS
• 效率:>95% vBRQp&YwX • 信噪比(SNR):>30dB R,gR;Aarw • 杂散光:<5% x8wD0D 0Z~p%C<LW
(^s>m,h XJ;D=~ 5.设计方案 Uhe=h&e2k@ N8k00*p65 `rgn<I" • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 H#NCi~M>3 • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 {F3xJ[ esHg'8?U
l%[EXZ ./,/y"x 6. 衍射光束整形器会话编辑器 [OM7g'?S0 ?
K;dp &7<TAo;O • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 H#@^R( • 用户必须输入所需的信息 M%Ji0v38 - 入射场 @$lG@I,[ - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) O?)3VT* - 系统参数 bW$J~ ynM - 制造条件 uZM{BgXXD iEd\6EZ
|y&*MTfV4L 6""G,"B 7.设计过程 O]lSWEe XaCX!Lr,
Q?e*4ba 6`O.!|)
^=T$&gD _]yn"p wLmhy, 设计和优化过程由两步完成: $eD.W 1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )T';qm0w 2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 WfWN(:dF t\NqR 8.系统模拟 1KMLG= • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 uZc`jNc\ • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Z9MdD>uwi • 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。 @{YS}&Q/ • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 uv=.2U46 yOphx07 (
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'v+f= (5#nrF] 9. 初始几何光学设计的结果 TatpXN\ Y]NSN-t
|K6REkzr \n{qsf: <\Eh1[F 感兴趣的优化函数 s>0't • 效率满足(>95%) gXYI\. • 信噪比不满足(<30db) 9;_sC • 杂散光不满足(>5% ?3%`bY+3; >_o}
e<=cdze ~;1l9^N| P/c&@_b 10. 后续IFTA优化后的结果 lLp^Gt^}w( 4kG,*3&2
vY%d 5|l* `J)
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`wus\&!W 感兴趣的优化函数 j<u@j+V • 效率满足(>95%) cc#gEm)3C • 信噪比满足(<30db) Db)?i?o}t • 杂散光满足(<5%) KMU4n-s"o 6,d@p 11.总结 ]Bm/eRy" • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ^~G8?]w • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }D7I3]2> • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 #>%X_o-o23 • 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。 )Z(TCJ~~! • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 nyBJb(5"B
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