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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
Q Qi@>v|d
#T[%6(QW
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
bZu$0IG
展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。
j+nv=p
JXL'\De ;
2.模拟任务
_$!`VA%
3XnE y +
8'+7i8e
DOE:
v3~FR,Kl
相位型衍射
<vL}l: r
光束整形器
5 1"8Py
直径:2mmx2mm
]uAS+shQ&
形状:圆形
!KAsvF,j
相位级次:16
ERp{gB2U?
db'K!M)
(ZS/@He
3.建模任务:入射光场
?@>;/@
*{Yh6{
{79qtq%W{
高斯准直激光光束的光束参数
my4\mi6P
.8:+MW/
• 波长:632.8nm
%Sul4: D#
• 激光光束直径(1/e2):1mm
B 2Qp}
m!0N"AjA
uS&LG#a
+ LS3T^
4.建模任务:期望输出光场
}f]b't
95[wM6?J
`On3/gU|
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
5y040 N-
`[OXVs,7"
• FWHM-直径:0.5mm
GZ"&L?ti
• 边缘宽度:50um
N2[jO+6
• 效率:>95%
w2C&%Xk
• 信噪比(SNR):>30dB
R5gado
• 杂散光:<5%
]Z/R!y?l"G
[g`, AmR\!
yjFe'
Xo8DEr
5.设计方案
,z[(k"
3p&jLFphL
vf N#NY6
• 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)。
rd" &QB{
• 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)。
=U c$D*
p1~*;;F
@mNJ=mEV
ED/FlL{
6. 衍射光束整形器会话编辑器
pC^2Rzf
ABZ06S/
BGzO!s*@j
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
]4o?BkL
• 用户必须输入所需的信息
Ye@t_,)x
- 入射场
3q?5OL^$
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
\K}aQKB/j
- 系统参数
;'^, ,{
- 制造条件
GI_DhU]~)
I="oxf#q
auL^%M|$R
\8>oJR 6
7.设计过程
*KJ7nRKx(w
R04J3D|
Onw24&
eT-9
vYdlSe=6G
o%qkq K1
RHI&j~
设计和优化过程由两步完成:
jI0]LD1k
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
%Rarr
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
no|Gq>Xp
CjKRP;5
8.系统模拟
mp:m`sh*i
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
Xm@aYNV
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
61|B]ei/
• 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。
Noz&noq
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
|^iA6)Q
R@n5AN(
8K^f:)Qw
j)";:v
9. 初始几何光学设计的结果
?0z)EPQ|
nq@5j0fK
r0Z+RB^I
Spo+@G
gn.Ol/6D
感兴趣的优化函数
4E'|.tt(
• 效率满足(>95%)
U`1l8'W}:#
• 信噪比不满足(<30db)
lsFfb'>
• 杂散光不满足(>5%
N7pt:G2~%
ETm]o
:H\&2/j
!0Nf9
Qc3?}os2
10. 后续IFTA优化后的结果
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{82rne`[
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