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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 9,f<Nb(\  
e>9Z:vY  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 AAq=,=:R<  
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。 rw[{@|)'z  
U!?gdX  
2.模拟任务 dyiEK)$h  
^7 bf8 ^`  
$?J+dB  
DOE: )S};k=kG  
相位型衍射 R{uJczu  
光束整形器 in #]3QGV  
直径:2mmx2mm kEhm'  
形状:圆形 ITIj=!F*  
相位级次:16
Yz-JI=  
w&yGYHg  
UlNfI}#X  
3.建模任务:入射光场 xVkTRCh  
{{ *]bGko  
XL PpxG  
高斯准直激光光束的光束参数 DwmU fZp  
_gm?FxV:  
• 波长:632.8nm )HX:U0  
• 激光光束直径(1/e2):1mm D"XX920$~  
gZlw  
R G0S  
}PQSCl^I  
4.建模任务:期望输出光场 Kka8cG  
G/z\^Q  
X')Zm+  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ]osx.  
o4 %Vt} K  
• FWHM-直径:0.5mm + sywgb)  
• 边缘宽度:50um  S2&9# 6  
• 效率:>95% hzQ+9-qA  
• 信噪比(SNR):>30dB +rsl( 08FY  
• 杂散光:<5% 2Za ,4'  
xd|~+4  
>bA$SN  
y=9Dxst"V  
5.设计方案 inPE/Ux  
,9Z2cgXwJ  
~|'y+h89  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 h;%i/feFg  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 BjyXQ9D  
UXwB$@8  
xaWGa1V'z  
ZUXse1,  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 ) \-96 xd  
Zj1ZU[BEcL  
}KA-t}8  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 W(2+z5z  
• 用户必须输入所需的信息 F)/~p&H  
- 入射场 ]l=O%Ev  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) \5Vp6^  
- 系统参数 BbrT f"`  
- 制造条件 x2C/L  
QB/7/PW{H\  
3w/( /|0  
[,<\RviI  
7.设计过程 3}B5hht "D  
hdd>&?p3  
ovd^,?ib  
lf%b0na?r  
3@^>#U   
.!JMPf"QEI  
As@ihB+(\  
设计和优化过程由两步完成: pbDw Lo]  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1C_'H.q<=  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 T-9k<,>?  
;TL(w7vK  
8.系统模拟 ORowx,(hX  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 A&<?   
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +/y{^}b/  
• 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。 pi`;I*f/  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。  Y*@|My`  
e0f":Vct  
K??1,I  
$gVLk.  
9. 初始几何光学设计的结果 V@vhj R4r\  
;>9OgO  
la'e[t7  
~J0,)_b%*  
bh6d./  
感兴趣的优化函数 M#OH Y *  
• 效率满足(>95%) r\(v+cd  
• 信噪比不满足(<30db) Dd| "iA  
• 杂散光不满足(>5% dh&W;zs  
u_N\iCYp  
Bv^+d\*1  
Bul.RCP'  
4|nQ=bIau  
10. 后续IFTA优化后的结果 }0QN[$H!  
       q*L ]  
{Q)dU-\  
* [tc  
ZB828T3  
&yE1U#J(  
感兴趣的优化函数 1Gsw-a;a  
• 效率满足(>95%) H(G!t`K  
• 信噪比满足(<30db) qAqoZMpI|;  
• 杂散光满足(<5%) eGLO!DdxZ  
>;)2NrJV  
11.总结 8;TAb.r  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。  *p=fi  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 NCa~#i:F8  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 zI:(33)  
• 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。 - yoAxPDW  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 {AOG"T&<  
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