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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 h,N?Ab'S  
_N cR)2  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Ll't>)  
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。 2l'6.  
1BEHw?dLU  
2.模拟任务 9cm#56  
TS5Q1+hWHV  
dgePPhj  
DOE: ?bu>r=oIO]  
相位型衍射 vfo~27T{(  
光束整形器 ?z u8)U  
直径:2mmx2mm e(G |;a  
形状:圆形 vr^qWn  
相位级次:16
PUX;I0Cf  
cN9t{.m  
`P ,d$H "  
3.建模任务:入射光场 EJ@ ~/)<  
_J[P[(ab  
po7qmLq  
高斯准直激光光束的光束参数 Q NVa?'0"Y  
cCc( fF*^  
• 波长:632.8nm " 2Dngw  
• 激光光束直径(1/e2):1mm 0SPk|kr  
N}YkMJy  
!{41!O,K#  
0qT%!ku&  
4.建模任务:期望输出光场 wec)Ctj+  
KY] C6kh  
C"enpc_C/  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): O|UC ?]6  
tklH@'q  
• FWHM-直径:0.5mm ws^ np  
• 边缘宽度:50um ~^b/(  
• 效率:>95% BFW&2  
• 信噪比(SNR):>30dB <b<j=_3  
• 杂散光:<5% ;6hOx(>`=  
L4?IHNB  
'[O;zJN;  
C2)2)  
5.设计方案 T9q-,w/j;  
&YeA:i?  
W+1^4::+  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 3DG_QVg^v  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 ^y4Z+Gu[  
Oz#{S:24M+  
pFz`}?c0  
sFTy(A/  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 {cw /!B  
@$K"o7+]   
f'3$9x  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 w:l V"]1  
• 用户必须输入所需的信息 ,wdD8ZT'Ip  
- 入射场 jm r"D>  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) ;P&OX5~V  
- 系统参数 Y:)e(c"A  
- 制造条件 *G 9V'9  
@gXx1hEg  
BJo*'US-Q  
"G9xMffW  
7.设计过程 w^0nqh  
"Os_vlapHo  
iMRwp+$  
4|#WFLo@  
Nu~lsWyRI5  
&UlWCOo8  
=zs`#-^8  
设计和优化过程由两步完成: }f7j 8py  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 6/dI6C!  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 DkAAV9*  
t#eTV@-  
8.系统模拟 VBcPu  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 N_q|\S>t/  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 DrK{}uM  
• 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。 ^\,E&=/}M  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 hqkz^!rp  
Fh9h,' V"  
0%I=d  
5rZ  
9. 初始几何光学设计的结果 ! #2{hQRu  
Y% 5eZ=z  
4)o  
[Cv/{f3]u{  
)p%E%6p  
感兴趣的优化函数 `%WU8Yv  
• 效率满足(>95%) ijx0gh`~  
• 信噪比不满足(<30db) (7=9++uU  
• 杂散光不满足(>5% c6]D-YNF G  
2*#|Nj=^  
HT1!5  
v0jgki4 t  
G+\GaY[  
10. 后续IFTA优化后的结果 UN<]N76!  
       c=.(!qdH  
TT3|/zwn  
#$qTFN  
fIv*T[  
0}q uG^%_  
感兴趣的优化函数 xe&i^+i  
• 效率满足(>95%) sY f~c0${  
• 信噪比满足(<30db) 5( HG|  
• 杂散光满足(<5%) P3 ^Y"Pv?  
%;YHt=(1*X  
11.总结 RQu(Wu|m.  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 m5Di=8  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 P1' al  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 1 Nd2{(  
• 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。 :1KpGj*F  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 AX/m25x  
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