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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 Q1kM 4Up  
)xU+M{p-os  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 x76;wQ  
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。 3jfAv@I~  
 l2M(  
2.模拟任务 um/F:rp  
VPO~veQ  
^ux'-/  
DOE: &QQ6F>'T  
相位型衍射 @`B_Q v@  
光束整形器 $rQ7"w J  
直径:2mmx2mm \uo{I~Qd  
形状:圆形 Y evd h<  
相位级次:16
fbdpDVmpU  
\L?A4Qx)_  
(8ct'Q;  
3.建模任务:入射光场 ^pY8'LF6  
#d<"Ub  
pfc"^Gi8  
高斯准直激光光束的光束参数 Ht}?=ZzW  
5(1c?biP&  
• 波长:632.8nm {Qd oI Pr3  
• 激光光束直径(1/e2):1mm dqB N_P%  
;c|_z 9+  
k`'*niz  
VL"Cxs  
4.建模任务:期望输出光场 <7Yh<(R e^  
XLYGhM  
m%;LJ~R  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): b!J?>du  
@|w/`!}9q  
• FWHM-直径:0.5mm D8*6h)~  
• 边缘宽度:50um Z{ 9Io/  
• 效率:>95% }[c.OJ:  
• 信噪比(SNR):>30dB hH05p!2  
• 杂散光:<5% f*xv#G  
*(wxNsK  
fV6ddh  
l  LBzY`j  
5.设计方案 %ib7)8Ki0  
vq3:N'  
FH%: NO  
• 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)。 h'vBWtMa  
• 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)。 mL#$8wUdt{  
211T}a  
F]N?_ bo  
i&)([C0z$  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ZifDU@J$t  
-I*vl  
^rY18?XC+:  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 y^Q);siSy  
• 用户必须输入所需的信息 IZQ*D)  
- 入射场 )@tHS-Jf  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) qrZ3`@C4k  
- 系统参数 Y}C|4"V  
- 制造条件 b8%TwYp  
k1P'Q&Na  
p*1 B *R  
fceO|mSz_  
7.设计过程 Zrgv*  
u2fp~.'P  
S|6i]/  
R7h3O0@!  
S$40nM  
3=Uyt  
7&]|c?([4  
设计和优化过程由两步完成: OP=-fX|*Q  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `]l|YQz\  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 BbL]0i  
CQ{{J{pU"  
8.系统模拟 w~=xO_%  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 c7[Ba\Cr4h  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3'0Jn6(  
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 eZhF<<Y  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 7>0/$i#'Vl  
/Ah'KN|EN  
CeUXGa|C  
/9Qr1@&v  
9. 初始几何光学设计的结果 'w<^4/L Q  
N K@6U_/W  
=@hCc  
*.D{d0A  
.*W7Z8!e  
感兴趣的优化函数 !\Cu J5U  
• 效率满足(>95%) ,R7j9#D  
• 信噪比不满足(<30db) ZnuRy:  
• 杂散光不满足(>5% *xj2Z,u  
7A$mZPKh  
T#I}w\XlhP  
Tks1gN^^  
,K30.E  
10. 后续IFTA优化后的结果 Lm1JiP s d  
       k;SKQN  
pu ?CO A  
3Q7PY46  
hKnV=Ha(  
?=-/5A4K  
感兴趣的优化函数 *1:kIi7_  
• 效率满足(>95%) #e@[{s7  
• 信噪比满足(<30db) @$%.iQ7A;  
• 杂散光满足(<5%) ;'[?H0Jw'  
Znh;#%n|  
11.总结 R,OT\FQ<  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 vI48*&]wTf  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 fgF@ x  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 t!B,%,Dp  
• 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。 \.P#QVuQ  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 9.#")%_p  
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