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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 3l%,D:
? 3%R{"Q" 这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ^%8qKC`Tt 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。 N\q)LM !M
gt_XAH 2.模拟任务 d;~ 3P
OB6J.dF[% C.>
DOE: nMGrG 相位型衍射 MCeu0e^) 光束整形器 >+
]R4 直径:2mmx2mm -@2'I++"@ 形状:圆形
3@)obb 相位级次:16 3Q"F(uE v^ 't(}Rq@
wmo{YS3t| 3.建模任务:入射光场 > BNw r219M)D? 8xF)_UV 高斯准直激光光束的光束参数 sEce{"VC TZ_rsj/t • 波长:632.8nm 5"JU?e59M • 激光光束直径(1/e2):1mm 5`{vE4A]q X9fNGM1
N = LM?(H w[(n> 4.建模任务:期望输出光场 BeK2;[5C I%@e@Dm,h ]gu1# 期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): vsKl#R B %}C9 • FWHM-直径:0.5mm {odA[H • 边缘宽度:50um eC ~jgB • 效率:>95% {Eu'v$c! • 信噪比(SNR):>30dB 4O!E|/`wO • 杂散光:<5% :NuR>~ :zlpfm2
*g1L$FBG %e{(twp 5.设计方案 cC%j!8! I}+;ME|<2 LeSHRoD • 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)。 x=-0 zV • 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)。 ExCM<$, V&i2L.{G)
-`7$Qu2 ,=|4:F9
6. 衍射光束整形器会话编辑器 :y#T9R9 6NX3"i0eT n 'K6vW3 • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 o G_C?(7> • 用户必须输入所需的信息 ;cKH1 - 入射场 ewnfeg1 - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) *N F$1 - 系统参数 #cU^U#;= r - 制造条件 c@R; /m:R ,l HLH
M2@;RZ(| 81F,Y)x. 7.设计过程 8IGt4UF&? CzVmNy)kl
``|AgIg ;..o7I
#NN ewzC<* _xrwu;o0} 3`F) AWzdr 设计和优化过程由两步完成: tous#(&pK 1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 idc4Cf+4 2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ,gx)w^WTm ?&X6:KJQ 8.系统模拟 bw4oLu? • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?+2b(2&MXE • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `bG7"o` • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 h7yqk4'Lq • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 aFj.i8+ h|;qG)f^
NwlU%{7W6 #8h;Bj 9. 初始几何光学设计的结果 bzZ>lyH LT@OWH
GK*v{` Ao9R:|9 n,'OiVl[ 感兴趣的优化函数 GqKsK
r2% • 效率满足(>95%) ~P*4V]L^ • 信噪比不满足(<30db) ,)FdRRj • 杂散光不满足(>5% _BM4>r?\ ~x:DXEV,
XMIbUbUk- #Pk$L+C nIk$7rGLB 10. 后续IFTA优化后的结果 AyKMhac u{<"NR h
_qwQ;!9 J:*-gwv9*m
o{qr!*_3 kRJ4-n^@>< 感兴趣的优化函数 Sl2iz? • 效率满足(>95%) [lzN !!B! • 信噪比满足(<30db) v X~RP
* • 杂散光满足(<5%) \>. LW9 K)tQ]P 11.总结 &F
*'B|n • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 x&sI=5l • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f5*k7fg • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 CvSIV7zYo • 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。 C@ZK~Y_g • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 SvM6iZ]
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