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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
L19C<5>
+ 33@?fl.
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
T[4<R 5}
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。
eDJfU
no]z1D
2.模拟任务
;D s46M-s
{h2TD P
(85Fv&a
DOE:
I_%a{$Gjl
相位型衍射
:.d:9Z|_
光束整形器
C,NxE5?h
直径:2mmx2mm
uN^=<B?B
形状:圆形
Q~Hh\L t
相位级次:16
CQr<N w
4jBC9b}O
Ru>uL@w
3.建模任务:入射光场
P=+nB*hG
\uq/x^?yo
r"a5(Q;n
高斯准直激光光束的光束参数
|),'9
/43-;"%>
• 波长:632.8nm
D8nD/||;Z
• 激光光束直径(1/e2):1mm
qYf |Gv
g'u?Rn7*J
U_$qi
bb`':3%
4.建模任务:期望输出光场
!>`N$-U X
N!x =eC
L IVU^Os.
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
^1x*lLf
UMp/\&0
• FWHM-直径:0.5mm
?EpSC&S\
• 边缘宽度:50um
+|{RE.DL
• 效率:>95%
c8M2 ^{O,`
• 信噪比(SNR):>30dB
Gqcz<=/
• 杂散光:<5%
Za7q$7F7Bc
,\d6VBP&
o/ mF#
*;U'[H3Q
5.设计方案
+"}=d3E6
G633Lm`ri
6PF8 /@Nh
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
-;XKcS7Ue
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
9W>Y#V~|v!
Enq|Y$qm
a7/-wk
r-IVb&uFb
6. 衍射光束整形器会话编辑器
0\~Z5k`IT
W85@v2b
ow;R$5G
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
q7m6&2$[
- 入射场
omf Rs
- 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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gbSt Ar.
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7.设计过程
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v !Kw< fp|
m:O(+Fl
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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。
jN+N(pIi.o
kDYN>``biP
8.系统模拟
w*w?S
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
+>g`m)?p
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
I5);jgb
• 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。
VnJMmMM
• 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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A~{f/%8D
gCVryB@z2
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9. 初始几何光学设计的结果
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8C.!V =@\
SHqyvF
3rf#Q}"
感兴趣的优化函数
9-bG<`v\E
• 效率满足(>95%)
.Nx W=79t
• 信噪比不满足(<30db)
mf|pNiQ,
• 杂散光不满足(>5%
g"!\\:M
;? uC=o>Z{
r7!J&8;{K
)3muPMaY
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10. 后续IFTA优化后的结果
8]0:1 {@
]Bb7(JX
JF qf;3R
7-9;PkGG.A
/'>;JF
Q)Dwq?
感兴趣的优化函数
O rk
• 效率满足(>95%)
A@$fb}CF
• 信噪比满足(<30db)
'%3{jc-}
• 杂散光满足(<5%)
8tWE=8<
`f ' C[a"
11.总结
Wm6dQQ;Bj
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
It 2UfW
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
~2N-k1'-'
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
'=TTa
• 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。
u2`xC4>c
• 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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