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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 ut
j7"{'k| VW&EdrR,S 这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 EdcbWf7 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。 aG_@--= [`J91= 2.模拟任务 *uW l 804 -+ylJo[D OEiu,Y|@l DOE: /~~A2.=. 相位型衍射 .,h>2;f 光束整形器 p+7G 直径:2mmx2mm 5-*hAOThg 形状:圆形 yxk:5L \A 相位级次:16 ahICx{hK `)~]3zmG
}Wlm#t 3.建模任务:入射光场 (;!92ct[? I%(YR" e'I/}J 高斯准直激光光束的光束参数 z][hlDv\j u}r> ?/V! • 波长:632.8nm NMs8^O|0 • 激光光束直径(1/e2):1mm kI?+\k\V` %cO^:
ES}V\k*} \1Xr4H
u 4.建模任务:期望输出光场 (n{x"rLy/ yE&WGpT |E?PQ?P 期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): 3#A4A0 t]IHQ8 • FWHM-直径:0.5mm #7Fdmnu` • 边缘宽度:50um 9\'JtZO • 效率:>95% mO=A50_&,Q • 信噪比(SNR):>30dB q@Aw]Kh • 杂散光:<5% 'kOkwGf! _jb'HP
k=W~ot& 0Ra%>e(I^ 5.设计方案 K<rv|bJ S;0z%$y /S{U|GBB%r • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 *z'v • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 N_^PoX935O ;FGS(.mjlC
{j6$'v)0 R$ra=sL` 6. 衍射光束整形器会话编辑器 3qW]( r.q*S4IS.m q4ttmL8 • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ;Rlf[](iL • 用户必须输入所需的信息 (_%l[:o 6 - 入射场 x2,;ar\D - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) J!Q #xs - 系统参数 N~uc%wOA - 制造条件 Sse%~:FL ]]o?!NX
p*j>s\ 7W'&v+\ 7.设计过程 &S=Qu?H GrUpATIx
AGl#f\_^ w@"Zjbs`
8J#x B p()q)P L+mE& 设计和优化过程由两步完成: 97[wz C, 1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4.Q[Tu 2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 v%r/PHw .i {yW 8.系统模拟 `_f&T}] • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 aGOS9 • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 G4U0|^(h • 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。 \QQWh wE • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 x<`^4|< ?0'e_s
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Dd h<V,0sZ&: 9. 初始几何光学设计的结果 ]x).C[^ Zor!hc0<
F Uz1P |"PS e~ u }3,
4B-8! 感兴趣的优化函数 mz Cd@<T, • 效率满足(>95%) ])G|U A. • 信噪比不满足(<30db) *<:6A&'D9 • 杂散光不满足(>5% 9_?<T;]"
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] z;?ztpa@ )3A+Ell` 10. 后续IFTA优化后的结果 E2 FnC}#W ck%.D%=
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}9^'etD {\`y)k 7 感兴趣的优化函数 ;jaugKf • 效率满足(>95%) G)^/#d#& • 信噪比满足(<30db) -[J4nN &N • 杂散光满足(<5%) RX%)@e/@ q sUBvq 11.总结 p s?su` • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 m]*a;a'}# • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 am!ssF5s • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 s?s,wdp • 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。 ,;hpqu| • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 FaWDAL=Vhk
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