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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 k9Sqp:l, u4<r$[]V 这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 <,E*,&0W 展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 Oq[E\8Wn 4|$D.`Wu 2.模拟任务 68HX,t kuH;AMdv <Y orQ> DOE: KV5lpN PC 相位型衍射 huF L [ 光束整形器 4o*V12_r'4 直径:2mmx2mm }a9C/t3 形状:圆形 `>sqP aD 相位级次:16 'd t}i< "q`%d_
^mum5j 3.建模任务:入射光场 AltE~D/4 m_(hCY=Q$ ,#E5 /'c` 高斯准直激光光束的光束参数 vfv5ex( }=|ZEhtOp • 波长:632.8nm Oq2H>eW`f • 激光光束直径(1/e2):1mm k_a'a)`$6 wi9|
og\XLJ}_ b{I`$E<[ 4.建模任务:期望输出光场 ~d8>#v=Q` +E [b Lz^ yQA[X} 期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): p&4n3%(R@ Nb#7&_f= • FWHM-直径:0.5mm `e9uSF:9C • 边缘宽度:50um *h4m<\^U • 效率:>95% dI!/:x • 信噪比(SNR):>30dB Q'a N|^w"f • 杂散光:<5% hX_p5a1t {@#L'i|
yo.SPd="Vx {^f0RGJg9 5.设计方案 -7O/ed+ .zAafi0 -{*V)J_Co • 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)。 vs@:L)GW\
• 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)。 S1zw'!O5 Dq?HUb^X
4:@|q:DR n`}&,UA$4 6. 衍射光束整形器会话编辑器 5lxq-E3 4LjSDgA k@aP&Z~ • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 5)zB/Ta< • 用户必须输入所需的信息 ,&?q}M - 入射场 v,+l xY - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) W[>Tq T63 - 系统参数 #Q@6:bBzv - 制造条件 a1`cI5n DP_Pqn8p&M
W{+0iAYnp 9(F?|bfk 7.设计过程 ijqdZ+ %gMpV
\.1b\\ 4@e!D Du
_A|\.(t ,:(leWeA9 dO4#BDn"= 设计和优化过程由两步完成: IVzA>Vd 1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 %B&?D@ 2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 &8AS=v b2=Q~=Wc 8.系统模拟 1ysLZ;K • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,*Z[P%<9 • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *6D%mrK • 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。 70
UgK E • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 d+2O^of:T 0bxvM
=P;;&j3Z EjX'&"3. 9. 初始几何光学设计的结果 !-RpRRR[Co O4PdN?
8*#][wC2 :
|*,Lwvd P>T*:!s ; 感兴趣的优化函数 \Tf{ui • 效率满足(>95%) Wx|6A#cg! • 信噪比不满足(<30db) lMzCDx!m • 杂散光不满足(>5% .(dmuV9 +Q!xEfpO;
:iQ^1S`pH b)hOzx 7x7r!rSe, 10. 后续IFTA优化后的结果 _{`'{u
,o>pmaoLs
@oqi@&L'C 4fu\3A&
2V2x,! 3Ra\2(bR 感兴趣的优化函数 W3V{Xk| • 效率满足(>95%) 'oiD#\t4 • 信噪比满足(<30db) "p~]m~g • 杂散光满足(<5%) {8Jk=)(md Bx}0E 11.总结 FP'u)eU&3 • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 :
9?Cm` • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -6~dJTm[t • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 svq9@!go • 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。 d[RWkk5 • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 E#{WU}
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