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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 yJe>JK~)  
1 I",L&S1  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 % +\. " eC  
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。 YkQd  
s=/v';5J2!  
2.模拟任务 j^2j& Ta  
=rX>1  
H~z`]5CN  
DOE: 0Pi:N{x8  
相位型衍射 3%=~) 7cF  
光束整形器 `,*5wBC  
直径:2mmx2mm P J[`|  
形状:圆形 =[jXe  
相位级次:16
}|5Pr(I  
fL7xq$K  
>t_6B~x9  
3.建模任务:入射光场 )B8$<sv  
4x[S\,20  
~gRf:VXX=_  
高斯准直激光光束的光束参数 mBON$sF|  
R]*K:~DM  
• 波长:632.8nm OY@ %p}l  
• 激光光束直径(1/e2):1mm P\)iZiGc  
ijx0gh`~  
(7=9++uU  
n#_$\ p>Yd  
4.建模任务:期望输出光场 2*#|Nj=^  
1|-Dj|  
wZZt  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): Hc(OI|z~  
q;)JISf.  
• FWHM-直径:0.5mm %z 4Nl$\  
• 边缘宽度:50um ,:\|7F  
• 效率:>95% yY&I dE  
• 信噪比(SNR):>30dB p0<\G  
• 杂散光:<5% _n>,!vH  
Ck7uJI<x  
OX\F~+  
^eYVWQ'  
5.设计方案 k7A-J\  
y:qUn!3  
)U{Qj5W+F  
• 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)。 RQu(Wu|m.  
• 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)。 m5Di=8  
A '];`  
pr UM-u8  
>[=^_8M  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 scLll,~  
_MX>#!l  
QbpFE)TYJ|  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 s( q_ o  
• 用户必须输入所需的信息 03S]8l  
- 入射场 M}v/tRI  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) =^50FI|  
- 系统参数 dT1H  
- 制造条件 :T !'N\7  
?o#%Xs  
L<{i ,'M  
G?/DrnK:  
7.设计过程 qVwIo.g!  
_Qi&J.U>  
9.B KI/  
"y/?WQ>,3  
PxkO T*  
Y,t={HiclX  
tc{s B\&-  
设计和优化过程由两步完成: |T)6yDL  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2Gaa(rJ5o  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 JKGe"  
T\ >a!  
8.系统模拟 gz#i.-  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 D#JL!A%O  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }"!I[Ek> y  
• 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。 Oh6fj}eK  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 d;9FB[MmOJ  
eu|;eP-+d  
e@* EzvO  
74k dsgQf  
9. 初始几何光学设计的结果 VYImI>.t{  
+8d1|cB"  
DG ;_Vg  
q0r>2c-d  
0-yp,G  
感兴趣的优化函数 '|p$)yx2  
• 效率满足(>95%) ktBj|-'>  
• 信噪比不满足(<30db) ~=RT*>G_  
• 杂散光不满足(>5%  ^J)mH[  
^mO~ W!"  
.Cl:eu,]  
 >DZw  
%Ax3;g#  
10. 后续IFTA优化后的结果 NDlF0f  
       =wOm}V8 N&  
YhE+W  
ww $  
-^h' >.  
H0`]V6+<f  
感兴趣的优化函数 k" PayyAC  
• 效率满足(>95%) yS(fILV  
• 信噪比满足(<30db) G5aieD.#  
• 杂散光满足(<5%) dS!:JO27  
JJ2_hVU  
11.总结 ^^as'Dk  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 MWpQ^dL_  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 $ig0j`  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 %Iv,@}kvT+  
• 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。 *><F'   
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ?6un4EVL{  
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