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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
&)i|$J 2.
#B'aU#$u
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
IdIrI
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;5i4|
e98lhu"|H
2.模拟任务
jUj<~:Q}3o
@4%L36k
GN#<yv$av
DOE:
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相位型衍射
x\?;=@AW
光束整形器
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直径:2mmx2mm
VZ>On$hp
形状:圆形
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相位级次:16
1\RGM<q$f
9 7%0;a8
K.C> a:J
3.建模任务:入射光场
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3`O?16O
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高斯准直激光光束的光束参数
>}~#>Ru
0Q"u#V Sp
• 波长:632.8nm
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• 激光光束直径(1/e2):1mm
:J}t&t
r8xyd"Axy
0U66y6
DfJ2PX}q
4.建模任务:期望输出光场
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/Y[~-Y+!,
q,<[hBri-
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
d;tkJ2@NO
HhA -[p
• FWHM-直径:0.5mm
)T907I|
• 边缘宽度:50um
1ju#9i`.Wg
• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
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• 杂散光:<5%
0YH+B
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5.设计方案
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Y**|N8e
"%WgT2)m.
• 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)。
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• 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)。
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:Ud[f`t
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
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- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
N\t1T(C|
- 系统参数
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- 制造条件
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7.设计过程
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1,2EhfX|s
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QrD o|GtE
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设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
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2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
v=YK8fNi
>Dm8m[76
8.系统模拟
rt]S\
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
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• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
:2V^K&2L
• 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。
I"L;L?\S
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
~%w~-O2
x!S;SU
<x%M3BTx
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9. 初始几何光学设计的结果
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感兴趣的优化函数
l'4AF| p
• 效率满足(>95%)
yT /EHmJ
• 信噪比不满足(<30db)
hp!d/X=J_
• 杂散光不满足(>5%
n/e BE q
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10. 后续IFTA优化后的结果
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b=##A
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cH`^D?#se
q1Qje%9@t
感兴趣的优化函数
(ClhbfzD
• 效率满足(>95%)
GrEs1M1]*
• 信噪比满足(<30db)
kka"C]!
• 杂散光满足(<5%)
IFNWS,:
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11.总结
wJ"ev.A)
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
*DeTqO65
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
,krS-.
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
</oY4$ l'
• 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。
g#^|oYuH6
• 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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