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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
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3TeRZ=2:*x
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
7LM&3mA<
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。
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of7p~{3H
2.模拟任务
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nO'C2)bBSG
-qvMMit%7
DOE:
~*\ *8U@7
相位型衍射
v8'XchJ
光束整形器
hyJ&~i0P{J
直径:2mmx2mm
(RrC<5"
形状:圆形
K0o${%'@7
相位级次:16
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3.建模任务:入射光场
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高斯准直激光光束的光束参数
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• 波长:632.8nm
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• 激光光束直径(1/e2):1mm
9m_~Zs}Z
[ g:cG
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1^GRUbOU[
4.建模任务:期望输出光场
'qde#[VB
tQxxm=>
%|:j=/_
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
k EAF1RP:
wL]#]DiE
• FWHM-直径:0.5mm
~Al3Dv9x
• 边缘宽度:50um
5 A5t
• 效率:>95%
8yDsl
• 信噪比(SNR):>30dB
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• 杂散光:<5%
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yt,Ky8y1
Pk(%=P,
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5.设计方案
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• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
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• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
(]&B'1b
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
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- 制造条件
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7.设计过程
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` l'QAIo
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设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
63$`KG3
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
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8.系统模拟
u}_x
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
I3sfOU
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
YD9vWk\/
• 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。
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• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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SJ;{ Hg
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9. 初始几何光学设计的结果
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h. 4#C}> )
感兴趣的优化函数
~+Cl9:4T
• 效率满足(>95%)
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• 信噪比不满足(<30db)
J_|%8N{[x
• 杂散光不满足(>5%
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)?l7I*
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Y<N#{)Q
8-kR {9r
10. 后续IFTA优化后的结果
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Q4S:/"*v8
"Z&_*F.[O
E0!0 uSg&
感兴趣的优化函数
_o+OkvhU
• 效率满足(>95%)
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• 信噪比满足(<30db)
R]>0A3P
• 杂散光满足(<5%)
tF<&R&=
dPV<:uO
11.总结
XI`s M~'
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
U!BZsVx
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
2'Kh>c2
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
]1h9:PF
• 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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