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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 za]p,bMX YQ@6innT 这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 r82o[+$u0K 展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 TWR$D SslY]d] 2.模拟任务 Wejwj/EU% e_c;D2'F 4<Sa,~4 DOE: 0yC`9g)( 相位型衍射
2ZG1n# 光束整形器 :-\ yy 直径:2mmx2mm ivX37,B\bS 形状:圆形 j"IM,= 相位级次:16 ^_KD&%M6 s>VEuLY*
gGX0+L@E 3.建模任务:入射光场 "c/s/$k// +e8>?dkq d[]p_oIQq 高斯准直激光光束的光束参数 f3TlJ!!U H[7cA9FI • 波长:632.8nm ^~6] 0$yJ • 激光光束直径(1/e2):1mm `<}V
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p=~h|(M| C. Ja;RFq 4.建模任务:期望输出光场 TA0D{ !-5S8b %+xwk=%* 期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ?YO=J `N,Vs n" • FWHM-直径:0.5mm a}Fk x • 边缘宽度:50um 1U7,X6=~ • 效率:>95% PNJe&q0* • 信噪比(SNR):>30dB 0Ox|^V • 杂散光:<5% $,;S\JmWP P YF.#@":&
"@{4.v^}! <4Q1 2: 5.设计方案 N2tkCkl^x9 ~n/Aq* G;Wkm| • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 ?]W~ qgA • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 ; wbUk5Tf/ !eR-Kor
afY _9g!\ |)-|2cPRur 6. 衍射光束整形器会话编辑器 fK'.wX9 f]ue#O !{Q:(B#ec • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 5c]}G.NV • 用户必须输入所需的信息 3ximNQ}S - 入射场 Q54r?|'V - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) ?Q96,T-)
c - 系统参数 (LRM~5KVg - 制造条件 CZyz;Jtk ^Ti_<<X
P{S\pWZkk 382* 7.设计过程 2$
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<&5m N dn ZzA `/O`OrZ1K 设计和优化过程由两步完成: )N"Ew0U 1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 yB,{#nM>8 2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 8K0X[-hs8 g@~!kh,TH 8.系统模拟 S\e&?Y` • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 OXHvT/L` • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7G5y)Qb • 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。 y?pD(u • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 #bT8QbJ( =&A!C"qK4[
bLgL0}=n ~:>AR` 9G 9. 初始几何光学设计的结果 7tSJniB D|d4:;7
7]Al*) l{Jt s I _eJXi, 感兴趣的优化函数 J
I<3\=:+ • 效率满足(>95%) .,3Zj / • 信噪比不满足(<30db) :qKF58W • 杂散光不满足(>5% TE^7P0bh l~bKBz
9W!8gCs vS OT*0r ;%' b;+ 10. 后续IFTA优化后的结果 ^0^(
u ?Z q_9T7
kdp%
!S%2 pDu{e>S|:
<lMg\T?K 8-7dokg> 感兴趣的优化函数 gH %y • 效率满足(>95%) 25:Z;J> • 信噪比满足(<30db) i+f7 • 杂散光满足(<5%) 2-++i:, g `Da+75 f6v 11.总结 h#i\iK&A • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 !(Krf • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7K&}C;+ • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 #G_F`& • 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。 JqEW=5 • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 8L%M<JRg~
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