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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 Cpm&w?6  
!Nu ~4  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 n*UD0U}`  
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。 sYQ=nL  
:T62_cFG  
2.模拟任务 t u )kWDk  
~(( '1+  
g%P6f  
DOE: ^W&qTSjh  
相位型衍射 q2o`.f+I  
光束整形器 lV4|(NQ9  
直径:2mmx2mm 'jr\F2  
形状:圆形 hG~TqH^} B  
相位级次:16
sp=;i8Y 3  
'&XL|_Iq  
z}>q/!q  
3.建模任务:入射光场 nH6Ny  
sop *?0  
ak :Y<}  
高斯准直激光光束的光束参数 381a(F[$e  
^lB=O  
• 波长:632.8nm m&o6j>C  
• 激光光束直径(1/e2):1mm (#uz_/xXa  
O;bnyB$  
sqtMhUQ?>w  
2pKkg>/S  
4.建模任务:期望输出光场 :Pa^/i  
MLbmz\8a  
4f)B@A-  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): qL;OE.?oA  
Oz3JMZe  
• FWHM-直径:0.5mm 3PmM+}j3  
• 边缘宽度:50um xL-]gwq  
• 效率:>95% >iZ"#1ZL2O  
• 信噪比(SNR):>30dB :5YL!D/&  
• 杂散光:<5% _h?hFs,N]  
/2%646  
Aoi) 11>  
} D'pyTf[  
5.设计方案 T?4pV#  
'AU:[eyUV  
zl a^j,  
• 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)。 6cO3 6  
• 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)。 M<nKk#!+h  
0Yzm\"Ggv  
& xAwk-{W  
, QB]y|:  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 -a=RCzX]  
Kc3BVZ71  
+4*3aWf`  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 e-Pn,j  
• 用户必须输入所需的信息 H ~VeY\:w  
- 入射场 ,Y) 7M3I  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) -:$#koW  
- 系统参数 {IB}g:  
- 制造条件 yi29+T7j4S  
-Lo3@:2i  
4r+@7hnK  
bR\Oyd~e  
7.设计过程 u~]O #v  
D1ep7ykY  
PLb[U(~  
:637MD>5lO  
s*g`| E{M  
*F^t)K2  
mqt$'_M  
设计和优化过程由两步完成: tg R4C#a   
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |E}-j;(  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 hw @)W  
/WxCsQn  
8.系统模拟  @mD$Z09~  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?@>PKUv{  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 a'Vz|S G  
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 iaV%*  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 d,5,OJY2f  
at )m*  
B7 #O>a  
O>KrTK-AV  
9. 初始几何光学设计的结果 D;Bij=  
+lhjz*0  
_k|k$qxE  
?niv}/'%O  
u6t%*''  
感兴趣的优化函数 ] >4CBm$  
• 效率满足(>95%) ]YciLc(  
• 信噪比不满足(<30db) ?!Wh ^su-  
• 杂散光不满足(>5% )Y](Mj!D  
B<Zm'hdX  
%7S{g  
l:.q1UV  
_kZ&t_]  
10. 后续IFTA优化后的结果 sqv!,@*q  
       Xt%y>'.  
d%~OEq1i"  
O' ~>AC5{  
8o  SL3  
8+n *S$  
感兴趣的优化函数 _, r6t  
• 效率满足(>95%) @TraEBJGL  
• 信噪比满足(<30db) ml1My1  
• 杂散光满足(<5%) C9j3|]nyL  
']:>Ww.S  
11.总结 +Y_]<  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 IQ $/|b/  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Yma-$ytp  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 1]wo    
• 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。 <"z9(t(V\%  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ;[q>  
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