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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 -Z%B9ql'  
9G}Crp  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 &mp@;wI6@  
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。 GCPSe A~cx  
j'JNQo;q  
2.模拟任务 E%C02sI  
E MKv)5MH  
liq9P,(  
DOE: wp8ocZ-Gj  
相位型衍射 U.QjB0;  
光束整形器 Y)4&PN~[  
直径:2mmx2mm w873: =  
形状:圆形 =h 2zIcj  
相位级次:16
!pLQRnI}6  
lGZ^ 8  
6muZE1sn  
3.建模任务:入射光场 hK&/A+*  
J Covk1  
"(rG5z3P  
高斯准直激光光束的光束参数 "+V.Yue`R  
pTlNJ!U>  
• 波长:632.8nm %<w)#eV?  
• 激光光束直径(1/e2):1mm *:3`$`\54  
`8%2F}x}qD  
n089tt=TE  
A/EW57v"  
4.建模任务:期望输出光场 &8 ~+^P1w  
[,TuNd  
LHb(T` .=  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): a$SGFA}V  
_"B5S?  
• FWHM-直径:0.5mm 'J&$L c  
• 边缘宽度:50um gUB%6vG\I  
• 效率:>95% i`R}IP?71  
• 信噪比(SNR):>30dB J!,<NlP0K  
• 杂散光:<5% C-abc+/  
%P2GQS-N  
{WJ+6!v  
@e_ bG@  
5.设计方案 gZe(aGh  
c} GH|i  
WBgS9qiB  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 2n] Br  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 r9Wk7?w)  
.>0j<|~  
R(sPU>`MX  
;{79d8/=  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 #%xzy@`  
I]|X6  
"RH pj3 si  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %EuJ~;x(Mg  
• 用户必须输入所需的信息 |<l  sv  
- 入射场 lU0'5!3R,  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) i"~J -{d}  
- 系统参数 |gW>D=rkj  
- 制造条件 0wCJNXm  
^#T@NN0T  
#MbkU])  
VFj}{Y  
7.设计过程 Qx-/t9`!Z  
|^^'GZ%a  
`<1o}r 7i  
XjL)WgQ{i  
?32gug\i'}  
'`#sOH  
t%$>  
设计和优化过程由两步完成: :nZVP_d+  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 59;p|  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 S: IhJQ4K  
~ [ k0ay  
8.系统模拟 0drt,k  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 b!C\J  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 1&JPyW  
• 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。 1PD{m{  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 ztcV[{[g  
uOzol~TU)  
50#iC@1  
$9!2c/  
9. 初始几何光学设计的结果 .v?x>iV  
+{(f@,&~{  
F<K;tt  
lxIo P  
zq 1je2DB  
感兴趣的优化函数 I8R#EM%C#  
• 效率满足(>95%) WrB:)Q(8=  
• 信噪比不满足(<30db) V2As 5  
• 杂散光不满足(>5% k1l\Rywp  
eD4D<\*  
'MLp*3djF,  
rucgav  
37OU  
10. 后续IFTA优化后的结果 5G$N  
       3q'["SS  
lyY\P6 X  
hk6(y?#  
T?vM\o%i3  
. V5Pr}"y  
感兴趣的优化函数 BvQMq5&  
• 效率满足(>95%) e"7<&% Oq  
• 信噪比满足(<30db) #m x4pf{  
• 杂散光满足(<5%) 6_Ps*Ed  
t1Ty.F)r  
11.总结 tB S+?N  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 t6/w({}j  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~ _ ogeD  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 PIk2mX/D_6  
• 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。 dY=]ES} `  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \wMqVRPoQ  
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