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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
`0NU c)`
Ow4 _0l&
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
(%fQhQ
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。
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2.模拟任务
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K} CgFBk
jg?UwR&
DOE:
DDr\Kv)k(
相位型衍射
m ~&
光束整形器
Gk~aTO
直径:2mmx2mm
hTDGgSG^
形状:圆形
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相位级次:16
YcA. Bn|as
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3 ZOD2:(
3.建模任务:入射光场
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*W8n8qG%T
高斯准直激光光束的光束参数
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6!]@S|vDX
• 波长:632.8nm
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• 激光光束直径(1/e2):1mm
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h A ){>B<;
fJ/INL
[k$GUU,jY
4.建模任务:期望输出光场
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K F'fg R
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期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
9^!.!%6O$
9CS"s_
• FWHM-直径:0.5mm
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• 边缘宽度:50um
|6Y:W$7k
• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
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• 杂散光:<5%
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5.设计方案
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• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
G T~rr*X
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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Z><+4 '
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• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
GOxP{d?
• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
)F hbN@3
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
06HU6d,
- 系统参数
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- 制造条件
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7.设计过程
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设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
I.t)sf,
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
Gmu[UI}w8
IHW s<U
8.系统模拟
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• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
}qGd*k0F0
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
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• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
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• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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k3LHLJZ#
'xuxMav6m
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9. 初始几何光学设计的结果
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= <A0;
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~W"@[*6w
??Urm[Y.Z
感兴趣的优化函数
\Dr( /n
• 效率满足(>95%)
B{`K?e0
• 信噪比不满足(<30db)
ENA"T-p
• 杂散光不满足(>5%
- ]/=WAOK
tw 3zw`o:
OGH,K'l
qz)KCEs
'o=DGm2H
10. 后续IFTA优化后的结果
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\0i0#Dt9
N:KM8PZ&~
',Z]w;D!G
ME>Sh~C\
Ei2M~/
感兴趣的优化函数
6*1f -IbV
• 效率满足(>95%)
mxH63$R
• 信噪比满足(<30db)
m+dQBsz\
• 杂散光满足(<5%)
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25 U+L
11.总结
Dm?:j9o]g
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
Jzp|#*~$E
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
|A|K);
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
7#&Q-3\:
• 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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