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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 %2B1E( r%M ^B}q@/KV 这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 &v;o }Q}E{ 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#Z7y]p!j V[Sj+&e& 2.模拟任务 1U^KN~! A>mk0P)~Q RE D@|[Qh DOE: `|v/qk7
^? 相位型衍射 n0EW
U,1 光束整形器 j/NX 直径:2mmx2mm R>&8%%# 形状:圆形 @SaxM4 相位级次:16 qUn+1.[% 62Tel4u
0ZLLbEfnPB 3.建模任务:入射光场 Eht8~"fj {Xr 9]g` C(8!("tU 高斯准直激光光束的光束参数 Bc-/s(/Eq Nz*,m'-1e • 波长:632.8nm f87XE";:A • 激光光束直径(1/e2):1mm jaavh6h) lOe|]pQ.,
lF40n4} ^j10
f$B 4.建模任务:期望输出光场 jT F" "3a}~J<g ""_G4{ 期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): N 6\Ey{ (#)XRm{t • FWHM-直径:0.5mm !h<O c!9 • 边缘宽度:50um %q9"2]
cR • 效率:>95% 4vvQ7e7 • 信噪比(SNR):>30dB {^:NII] • 杂散光:<5% "Y4glomR[ o-AF_N
=*zde0T?l 8Z"f" 5.设计方案 xD~r Q$6sI Ho[]03 A;&YPHB • 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)。 lkR^2P • 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)。 PyK!Cyq #N~1Ye
qHo Hh z}7}D ! 6. 衍射光束整形器会话编辑器 @0NWc
c+ 0*oavY* JL{fW>5y| • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $<&_9T#&w • 用户必须输入所需的信息 .)p%|A#^ - 入射场 *
{~`Lw)y - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) G K3T w - 系统参数 T/ eX7p1 - 制造条件 vifw
FPe )54a' Hp
=K|#5p` utl-#Wwt/ 7.设计过程 ^,5%fl s16, *;Z
G)M! ,
Q U}k@%m,
~Eb:AC5 Zs-lN*u7. | WTWj 设计和优化过程由两步完成: ~3Zz.!F 1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [F;\NJp6?^ 2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 jENC1T( ;cPPx`0$9 8.系统模拟 UugR • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 u?g&(h • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 t.VVE:A^% • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 ,=c(P9}^ • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 B9KBq$e ;(;~yB|NZ5
!>=lah$& ~Z*7:bPN!^ 9. 初始几何光学设计的结果 3^-R_ F7nwVDc*
%6Vb1?x W=LJhCpRHj S#He OPRL 感兴趣的优化函数 7 b( • 效率满足(>95%) ~ qaT
jSP • 信噪比不满足(<30db) fkImX:|q • 杂散光不满足(>5% 3/uvw>$ +Wy `X5v
o:"(\$ KIR3m
) @g+v2(f2v 10. 后续IFTA优化后的结果 UL#:!J/34 V"2 G
Y
9z*xS _*8 6
_3wK: T{: skTaIGRL 感兴趣的优化函数 5[r}'08b • 效率满足(>95%) 4K dYiuz0` • 信噪比满足(<30db) in,0(I&I • 杂散光满足(<5%) NjA[(8\: D^P0X:T] 11.总结 yV(9@lj3; • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 !Fxn1Z, • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 PYs0w6o • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 1OMaY5F • 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。 :%j"l7=> • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 9HiyN>(
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