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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 )'`@rq!  
e]smnf  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 e41r!od  
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。 Q% J!  
|f+fG=a67V  
2.模拟任务 \p J<@  
D}bCMN <  
=|q@ Q`DB  
DOE: 4J2C# Cs  
相位型衍射 ks<+gL{K|i  
光束整形器 =OooTZb:x-  
直径:2mmx2mm $(pVE}J  
形状:圆形 $`Aps7A  
相位级次:16
qLm g18  
[L>AU; :  
DbK-3F_  
3.建模任务:入射光场 lkgB,cflpi  
rh6m  
h7>`:~  
高斯准直激光光束的光束参数 ?uqPye1fc  
/@K1"/fqH  
• 波长:632.8nm A)u,Hvn  
• 激光光束直径(1/e2):1mm bH_zWk  
Y/G~P,9  
MH_3nN  
6 Y}Bza  
4.建模任务:期望输出光场 }<G#bh6;Q  
Uj> bWa`  
ykG^(.E  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): [!b=A:@  
hN.{H:skL)  
• FWHM-直径:0.5mm 1Ozy;;\-9  
• 边缘宽度:50um q!}O+(kt  
• 效率:>95% UoKXo*W2  
• 信噪比(SNR):>30dB k54Vh=p  
• 杂散光:<5% 47 9yG/+\  
bJ9K!6s??`  
2k"!o~s^  
/}RW~ax  
5.设计方案 5KwT(R o  
M`.v/UQn  
|1^ !rHg  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 %jmL#IN)  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 i 9wk)  
_tpqo>  
Fs;_z9ej-u  
~!TRR .  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 SHP_  
}`$Sr&n 1  
2$gOe^ &  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 c*`= o( S  
• 用户必须输入所需的信息 ma(E}s  
- 入射场 \*6Ld %:h$  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) SpiI9)gp  
- 系统参数 1A-ess\  
- 制造条件 cSs??i D"q  
FTC,{$  
@If ^5s;z  
U<mFwJ C]  
7.设计过程  a 9f%p  
C.oC@P  
![4<6/2gy  
WEFvJ0]  
0'4V*Y  
E]j2%}6Z%  
QAmb_:^"d  
设计和优化过程由两步完成: nA>kJSL'$  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 LHJjPf)F  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 6l-V% 3-  
JVeb$_0k  
8.系统模拟 0x]W W|se*  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 x7 l3&;yDv  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 XhEd9>#  
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 P n|*(sTl  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 4` zfrT^  
V8{5 y <Y>  
ffqz :6  
_MC\\u/C/  
9. 初始几何光学设计的结果 NRgNW1#  
dwAFJhgh  
*Af:^>mh  
{(MC]]'?  
*iVCHQ~  
感兴趣的优化函数 &E&e5(&$  
• 效率满足(>95%) {(,[  
• 信噪比不满足(<30db) b 5X~^L  
• 杂散光不满足(>5% dJ}E,rW}  
A$]&j5nh|  
lYq4f|5H}m  
N ?mTAF'M  
kLw07&H  
10. 后续IFTA优化后的结果 T2^0Q9E?  
       Eax^1 |6  
{2Jn#&Z29  
-$js5 Gx1  
#A '|O\RGP  
u79,+H@ep  
感兴趣的优化函数 8NRc+@f|m  
• 效率满足(>95%) ]c'12 g]h  
• 信噪比满足(<30db) `pzXh0}|  
• 杂散光满足(<5%) *>a+`|[1*  
J<4 egk4  
11.总结 sw'?&:<"Ow  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ] %y3*N@AZ  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "/&_B  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 MWxv\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。 D+ )R_  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 B8'e,9   
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