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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
#]5KWXC'~
Q0Do B
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
64#Ri!RR}
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{<}<SVY
j;b>~_ U%
2.模拟任务
^X+qut+~
) 3"!Q+
i!8"T#
DOE:
|a"]@W$>
相位型衍射
. )+c01
光束整形器
pZeOdh
直径:2mmx2mm
-`{W~yz
形状:圆形
ilVi
相位级次:16
HfhI9f_ x
Kr'? h'F
9 Xl#$d5
3.建模任务:入射光场
4H,c;g=!
\-]tvgA~&
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高斯准直激光光束的光束参数
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u&c%L0)E&
• 波长:632.8nm
U^GVz%\
• 激光光束直径(1/e2):1mm
p&V64L:V
wT- <#+L\
gg rYf*
F)X`CG ;t
4.建模任务:期望输出光场
|n tWMm:(
#_S]\=N(
r<n:o7
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
w{dRf!b69
Y DHP-0?
• FWHM-直径:0.5mm
EATVce]T
• 边缘宽度:50um
#k)z5vZ$h
• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
5yK#;!:h
• 杂散光:<5%
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R= mTJ'y
b\H&E{Gn|x
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5.设计方案
a?nK|Q=e
}riM-
j7Y7&x"
• 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)。
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• 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)。
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'6){~ee S
p&Qm[!
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
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- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
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- 制造条件
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7.设计过程
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`W+-0F@Y?@
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设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
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2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
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3 V ^5 4_
8.系统模拟
yl@Nyu
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
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• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
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• 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。
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• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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J%r:"Jm[y1
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9. 初始几何光学设计的结果
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+L'Cbv= "
)i:*r8*~
W*_c*
感兴趣的优化函数
: KFK2yD
• 效率满足(>95%)
B-KMlHe
• 信噪比不满足(<30db)
7R79[:uwJ
• 杂散光不满足(>5%
O9?.J,,mVh
P* &0HbJ
oidK_mU9q
Z]DZ:dF
t&w.Wc X)
10. 后续IFTA优化后的结果
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H$WD7/?j
}xBO;
FF^h(Ea
' ,]Aj!q
Ey U6^
感兴趣的优化函数
M"p%CbcI]
• 效率满足(>95%)
d(RMD
• 信噪比满足(<30db)
C:^ :^y
• 杂散光满足(<5%)
C|IHRw`[
K2n#;fY %
11.总结
\P":V
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
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• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
Rm)hgmZ
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
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• 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。
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• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
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