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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  qA7>vi%  
~Ffo-Nd-  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 W(Fv 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。 (,\+tr8r8  
7nTeP(M%  
2.模拟任务 O6 3<AY@  
qr^3R&z!}  
8'[7 )I=  
DOE: {]!mrAjD  
相位型衍射 ,-c6dS   
光束整形器 d"mkL-  
直径:2mmx2mm pj{`'; :g  
形状:圆形 A`$%SVgFV^  
相位级次:16
lv<*7BCp  
Zn+.;o)E<  
LmrfN?5  
3.建模任务:入射光场 'F3f+YD  
t9`.bx8  
dq6m>;`  
高斯准直激光光束的光束参数 $9#H04.x  
{\"x3;3!6  
• 波长:632.8nm sf qL|8  
• 激光光束直径(1/e2):1mm 6vo;!V6  
`2WFk8) F  
6I4\q.^qw  
qJs<#MQ2  
4.建模任务:期望输出光场 wu!59pL  
sqwGsO$#  
h8S.x)  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 6 7.+ .2  
8 +/rlHp  
• FWHM-直径:0.5mm x,+{9  
• 边缘宽度:50um %P/Jq#FE .  
• 效率:>95% 6dt]`zv/  
• 信噪比(SNR):>30dB BLdvyVFx  
• 杂散光:<5% CS5?Ti6  
".V$~n(  
=l;ewlU  
(!aNq(   
5.设计方案 u;"TTN  
Lc,Pom  
m+R[#GE8#  
• 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)。 ) 1f~ dR88  
• 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)。 dJoaCf`w  
t;Sb/3  
M61xPq8y5  
[< ?s?Ci  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~O0 $Suv  
L|:`^M+^w  
)JLdO*H  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 XGWSdPJLr  
• 用户必须输入所需的信息 "Mn6U-  
- 入射场 SiRaFj4s"  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) oy=js -  
- 系统参数 c /HHy,  
- 制造条件 Gbr=+AT  
)e+>w=t  
Xll}x+'uZK  
C.yQ=\U2  
7.设计过程 zuad~%D<I  
;kQhx6Z  
ox~o J|@  
/{aj}M0kN  
Y-_`23x`  
!qh]6%l  
z6=Z\P+  
设计和优化过程由两步完成: gnOt+W8  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 wPd3F.<$  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 L^2%1GfE{  
Eu d*_>|  
8.系统模拟 ]Ji.Zk  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 iDp)FQ$  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 x7&B$.>3  
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 t7Iv?5]N  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 RQ'9m^  
v!6  c0a  
!Vn\u  
JV^=v@Z3  
9. 初始几何光学设计的结果 qFCOUl  
B$fPgW-  
?}tFN_X"  
'4+ ur`  
ooj,/IEQ  
感兴趣的优化函数 +NZ_D#u  
• 效率满足(>95%) 30#s aGV  
• 信噪比不满足(<30db) #uG%j  
• 杂散光不满足(>5% :841qCW  
? r "{}%  
UT~4x|b:O  
;;OAQ`  
{l1.2!  
10. 后续IFTA优化后的结果 .Ni\\  
       BDW^7[n  
en4k/w_  
!&y8@MD15  
45@ I*`  
u"cV%(#  
感兴趣的优化函数 +K:Dx!9  
• 效率满足(>95%) N]Y d9tn{  
• 信噪比满足(<30db) P6'1.R  
• 杂散光满足(<5%) !21FR*  
vAF "n  
11.总结 1y@i}<9F  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ah4N|zJ>v  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %A9NB!  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ^B.5GK)!  
• 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。 by1<[$8r  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 shy-Gu&  
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