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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
7PvuKAv?k
?QMs<
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
QWP_8$Q
展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。
>ab=LDoM
Je*gMq:D
2.模拟任务
QDDSJ>l5_T
}gn0bCJy
hmi15VW
DOE:
7vWB=r>5@
相位型衍射
><DE1tG
光束整形器
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直径:2mmx2mm
lubS{3<
形状:圆形
'\;tmD"N5#
相位级次:16
3whyIXs
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NSkI2>+P
3.建模任务:入射光场
2]'ozs$|v
F`N*{at
](ninSX1w
高斯准直激光光束的光束参数
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i}YnJ
• 波长:632.8nm
doa$ ;=wg
• 激光光束直径(1/e2):1mm
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ls5S9R 5
_\<M58/z
Owr`ip\
4.建模任务:期望输出光场
'F~u \m=E
^m7PXY
)Qc$UI8L
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
?\yo~=N^
$OO[C={v[
• FWHM-直径:0.5mm
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• 边缘宽度:50um
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• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
:z:Blp>nK/
• 杂散光:<5%
8?$2;uGL
Gg+>_b{S5T
4M]8po/;
B?M+`;
5.设计方案
Z*)<E)
8+u8piG
oK>,MdB
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
1m0':n Vdu
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
@K/Ia!Lw
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
J-}NFWR;t
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
I%p#E#[G
- 系统参数
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- 制造条件
-:,h8JyMP
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7.设计过程
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B /W$RcV
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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。
IfcFlXmt2
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8.系统模拟
9zJ`;1
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
Ro<kp8
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
lQ/XJw
• 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。
~S3eatM$9
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
i.sq^]j
lIz_0rE
ZhsZywM
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9. 初始几何光学设计的结果
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yr>bL"!CA
H#inr^Xa
yjd'{B9{
感兴趣的优化函数
5F"?]'*/
• 效率满足(>95%)
O@iW?9C+
• 信噪比不满足(<30db)
Rs`a@Fn
• 杂散光不满足(>5%
F"x O0t
%K"%Qm=Tl
QCR-l xO1
<+gl"lG
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10. 后续IFTA优化后的结果
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_m],(J=,z
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kA__*b}8UK
FRFAWK<
"Vq]|j,B/c
感兴趣的优化函数
X:lPWz!7{
• 效率满足(>95%)
AxlFU~E4
• 信噪比满足(<30db)
-kbm$~P
• 杂散光满足(<5%)
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11.总结
m>ycN
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
7Zt\G-QV
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
Jwd&[ O
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
V:BX"$J1
• 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。
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• 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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