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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
CW+] Jv]"
1+Z@4;fk
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
kWZ@v+Mk3
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。
vB<2f*U
q4xP<b^
2.模拟任务
Droa1_FX
aS $ J `
pPD}>q
DOE:
\GP0FdpV
相位型衍射
+9fQ YJBA
光束整形器
j=U^+jAn
直径:2mmx2mm
s`$YY_
形状:圆形
3ss0/\3P
相位级次:16
l'Kx#y$
Hl*V i3bQU
Rk$
3.建模任务:入射光场
N~)RR {$w
*U}cj A:ZN
&W*do
高斯准直激光光束的光束参数
{k15!(:i~a
g)**)mz[
• 波长:632.8nm
]*&`J4i
• 激光光束直径(1/e2):1mm
l2h1CtAU
.`TDpi9OB
eelkK,4
:RG=3T[
4.建模任务:期望输出光场
PFSh_9.q
AcQmY?
a)qlrtCl
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
'u84d=*l
d>1cKmH!
• FWHM-直径:0.5mm
C.(<IcSG
• 边缘宽度:50um
{=Z _L?j
• 效率:>95%
VTl\'>(Cl
• 信噪比(SNR):>30dB
1Pp2wpD4iC
• 杂散光:<5%
%h9'kJzNk
9:4m@dguh-
g><itA?
*!c&[- g
5.设计方案
u$Ty|NBjn
HU47S
zS/1v+
• 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)。
T/nG\WZbZn
• 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)。
3T)_(SM"
UPGS/Xs]1
MY>*F[~ 2
[;LP6n7v
6. 衍射光束整形器会话编辑器
QnH;+k ln
T%TfkQ__d
557%^)v
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
,(v=ZeI
• 用户必须输入所需的信息
go!jx6~;x
- 入射场
WCL#3uYk"
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
&, %+rvo}
- 系统参数
GbfA-\
- 制造条件
=DsFR9IB
a2. @Zyz
Prqr,
I/k/5
7.设计过程
2=`}:&0l
mXJ`t5v^l
6|B;C
/kc@ELl
_BPp=(|
-40s
9}<iS w[
设计和优化过程由两步完成:
-Zfq:Kr
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
5XF&yYWq
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
?O.'_YS
>)8<d3m
8.系统模拟
;9)A+bD]
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
byN4?3F
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
6SP!J*F
• 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。
<Url&Z
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
>goG\y
@ev8"JZ1
B]wfDUG
$m[*)0/
9. 初始几何光学设计的结果
@M=\u-jJ.
~^v*f
$LHF=tYS
_qU;`Q
&]jCoBj+_
感兴趣的优化函数
; -,VJCPi
• 效率满足(>95%)
iXD=_^^o .
• 信噪比不满足(<30db)
*zl-R*bM$
• 杂散光不满足(>5%
TLT6z[
LR%P\~
3fq'<5 ^
^KjxQO6y3
Y8Z-m (OQ
10. 后续IFTA优化后的结果
nna boD
a8cX{6
6'\VPjt
x>[f+Tc
6bd{3@
YE[{Y(5;q
感兴趣的优化函数
.Dt.7 G
• 效率满足(>95%)
(Z#j^}G_l
• 信噪比满足(<30db)
CQI\/oaO
• 杂散光满足(<5%)
jFGY`9Zw0
m?]= =9
11.总结
oG' 'my#3
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
9ve)+Lk
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
TF-a1z
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
4$Ud4<
• 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。
~'t+X
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
17S<6j#H5
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