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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
7"v$- W y
Rm>^tu -
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
QLq@u[A
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。
;?L\Fz(<
h y-cG%f
2.模拟任务
;h/pnmhP
Qvoqx>2p5
{padD p
DOE:
`$5UHa2/
相位型衍射
f@V3\Z/6E
光束整形器
XSRdqU>Aun
直径:2mmx2mm
`S/wJ'c
形状:圆形
8g/F)~s^F
相位级次:16
'/%zi,0
x5si70BKC/
CnF |LTi
3.建模任务:入射光场
JhK/']R
6j9)/ HP
VM=+afY5M
高斯准直激光光束的光束参数
#;tT8[Ewuw
e 9$C#D>D
• 波长:632.8nm
v90T{1+M|4
• 激光光束直径(1/e2):1mm
{U11^w1"3
arZ@3]X%a
'ktHPn ,K
2 YxT MT
4.建模任务:期望输出光场
9uB(Mx(-:`
*TdnB'Gd
=P77"Dd
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
qv{o|g QB
83ipf"]*
• FWHM-直径:0.5mm
'` CspY
• 边缘宽度:50um
r64u31.)
• 效率:>95%
@1RP/y%
• 信噪比(SNR):>30dB
-e@!
• 杂散光:<5%
b'@we0V@S
M^madx6`
]dPZ .r
Owv+1+B
5.设计方案
'_0]vupvY
Vd9@Dy
W 0[N0c
• 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)。
N+W&NlZ
• 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)。
in%;Eqk
'Pltn{iq[
|Rzy8j*
"E=j|q
6. 衍射光束整形器会话编辑器
6vzk\n
!$qKb_#nC
LxN*)[ Wb
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
Y;J *4k]
• 用户必须输入所需的信息
XR+3j/zEQ
- 入射场
ctmQWrk|B
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
-\$`ic$"1
- 系统参数
4N?v
- 制造条件
bMoAD.}
``Q2P%
yl]FP@N(
?[)S7\rP
7.设计过程
{==pZpyyh
:K.4 n
!mfJpJ
,\PVC@xJ
'md0] R|
{OMgd3%14
#TJk-1XM*q
设计和优化过程由两步完成:
eo]#sf@\0
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
B\`Aojw"E?
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
!|wzf+V
h5%|meZQb
8.系统模拟
yYJY;".H
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
HaNboYW_K
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
NY
• 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。
8s}J!/2
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
,8Iv9M}2
c$E)P$<j
SqPtWEq@P
Tt# bg1
9. 初始几何光学设计的结果
pR os{Uq"
=odkz}bU
`vk0c
B uQ|~V
Jcf"#u-Q/
感兴趣的优化函数
$+= <(*
• 效率满足(>95%)
JyBp-ii
• 信噪比不满足(<30db)
- Xupq/[,
• 杂散光不满足(>5%
Q%ad q-B
'JmBh@A
!F4;_A`X
x4?10f(9=
'%iPVHK7
10. 后续IFTA优化后的结果
(yrh=6=z
#XIc "L)c
O_,O,1
5fjd{Y[k
$< %B#axL
EYzg%\HH
感兴趣的优化函数
:> -1'HC
• 效率满足(>95%)
x!7yU_ls`
• 信噪比满足(<30db)
m9$:9yRm
• 杂散光满足(<5%)
xp \S2@<
?r_kyuU
11.总结
<-C!;Ce{
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
$n=lsDnhQ
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
)$M,Ul
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
l[h'6+o
• 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。
)najO*n
• 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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