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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 8~(+[[TQ@  
bSR+yr'?  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 [2 w <F[  
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。 -s%-*K+,W  
8Gl5)=2  
2.模拟任务 3hf ;4Mb  
ro^6:w3O^  
%_R|@cyD  
DOE: dN\P&"`  
相位型衍射 gq_7_Y/  
光束整形器 R5&$h$[/  
直径:2mmx2mm GHC?Tp   
形状:圆形 UoMWn"ZE  
相位级次:16
<Z:8~:@  
8 ]06!7S}  
?~JxO/K  
3.建模任务:入射光场 K*U=;*p)  
N' $DE  
LH/&\k  
高斯准直激光光束的光束参数 h3]@M$Y[  
a;'E}b{`F  
• 波长:632.8nm CpRu*w{  
• 激光光束直径(1/e2):1mm AK s39U'  
M`+e'vdw  
r5!x,{E6  
7hF,gl5  
4.建模任务:期望输出光场 UK~B[=b9  
kV:FJx0xP  
 @6YBK+"  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): q"LJwV}W  
T5dUJR2k$  
• FWHM-直径:0.5mm |IX`(  
• 边缘宽度:50um | 2.e0Z]k  
• 效率:>95% "gbnLKs  
• 信噪比(SNR):>30dB ICl_ eb  
• 杂散光:<5% NM1cyZ  
> 0Twr  
'/u:,ar  
`b.o&t$L  
5.设计方案 b1+hr(kMRM  
@W1WReK]f  
A eGG  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 J|"nwY}a9  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 "ji$@b_\?  
UR/qVO?  
vTMP&a'5L  
i{|lsd(+  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 +Y5(hjE  
$d2kHT  
;h,R?mU  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xgtJl}L  
• 用户必须输入所需的信息 a81!~1A  
- 入射场 cZaF f?]k  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) e+F}9HR7  
- 系统参数 LZUA+x(  
- 制造条件 q?;*g@t  
Y/^[qD  
4V228>9w  
A#Q0{z@H  
7.设计过程 J@ktj(  
"GwWu-GS  
;# R3k  
~@-QbkC  
RRS~ xOg  
Dm|gSv8d,  
q,;".3VQ  
设计和优化过程由两步完成: k1f3?l vlU  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 42Aje  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 8S.')<-f  
QmH/yy3.%  
8.系统模拟 i!SW?\  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ;OQ'B=uK  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 I;kf #nvao  
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 pAJ=f}",]E  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 i O%Zd[  
kZU"Xn  
JHvFIo   
2!{_/@I\Y  
9. 初始几何光学设计的结果 5E]UI YAkV  
-O~C m}e  
F* 3G _V  
'^Pq(b~  
wUru1_zjO  
感兴趣的优化函数 ur/Oc24i1n  
• 效率满足(>95%) o5N]((9  
• 信噪比不满足(<30db) \3t,|%v  
• 杂散光不满足(>5% @D fkGm[%  
; @ 7  
4r_!>['`"  
-d|BO[4j  
?-pxte8  
10. 后续IFTA优化后的结果 ?)!SmN/  
       ?@Z7O.u  
:0M' =~[  
9M1a*frxZ  
wD<vg3e[H  
<WM -@J(1  
感兴趣的优化函数 }x:\69$  
• 效率满足(>95%) CCuxC9i7  
• 信噪比满足(<30db) !(W[!%  
• 杂散光满足(<5%)  4]"a;(  
/lf\ E=  
11.总结 2yl6~(JC+  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 m5e\rMN~>\  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Z -pyFK\  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 +DicP"~*  
• 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。 f|X[gL,B  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 .>k=A|3G  
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