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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 p,_,o3@~  
t%@sz  
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 >*DR>U  
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。 }yQ&[Mt  
W+HiH`Qb]  
2.模拟任务 +NML>g#F~z  
UQq ,Xq  
 "R8:s  
DOE: pq8XCOllXx  
相位型衍射 _5<d'fBd  
光束整形器 l%vX$Kw  
直径:2mmx2mm ;bz|)[4/  
形状:圆形 {wUbr^  
相位级次:16
7Mx F? I  
MA}~bfB  
tK@|sZ>3\  
3.建模任务:入射光场  Y j[M>v  
' i- 6JG%  
Hzm<KQ g  
高斯准直激光光束的光束参数 :bBLP7eyV  
9f UD68Nob  
• 波长:632.8nm Q]44A+M]  
• 激光光束直径(1/e2):1mm @bPR"j5D  
;/ wl.'GA  
%S$P<nKN5  
*\#/4_yB}  
4.建模任务:期望输出光场 TcW-pY<N  
0L->e(Vf7u  
;Fo%R$y  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): G =`-w  
i rjOGn  
• FWHM-直径:0.5mm U}#3 LFr.?  
• 边缘宽度:50um VT>TmfN(I  
• 效率:>95% ;Dh\2! sr  
• 信噪比(SNR):>30dB 4OX2GH=W  
• 杂散光:<5% 1omjP`]|,  
-DVoO2|Dv  
L{pz)')I  
e>F i  
5.设计方案 b#uNdq3  
#%Hk-a=>)#  
-|z ]Ir  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 "0*yD[2  
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 QR+xPY~  
"Wz8f  
_ MsO2A  
-FOn%7r#Y  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 Cs:?9G  
ppm =o4`s[  
b]0]*<~y  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )2z<5 `  
• 用户必须输入所需的信息 z6IOVQ*r  
- 入射场  W8blHw"  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) 8k( zU>^  
- 系统参数 K20,aWBq;3  
- 制造条件 %*}h{n  
uBp,_V?  
QJ i5 H  
fMpxe(  
7.设计过程 v 9,<2  
]iU8n (5f  
lr*p\vH  
vU,V[1^a  
=l)D$l  
R\a6 #u3  
PFKl6_(  
设计和优化过程由两步完成: E ,kDy:  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 t)kc`3i<A  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 K N Y  
'iM#iA8  
8.系统模拟 %nS(>X<B  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Z bW!c1s{  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 [S~/lm  
• 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。 +Rj8 "p$K  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 U F&B7r  
&%UZ"CcA  
q"48U.}T  
]x1;uE?1J  
9. 初始几何光学设计的结果 `<3%`4z/  
D_N0j{E  
P5JE = &M  
(+CNs  
|C"zK  
感兴趣的优化函数 _v#Vf*#  
• 效率满足(>95%) 9bQD"%ha=d  
• 信噪比不满足(<30db) bA-/"'Vp9  
• 杂散光不满足(>5% aMJW__,  
;b5^) S  
DL*&e|:q  
]Sey|/@D  
y$}o{VE{x  
10. 后续IFTA优化后的结果 GI<3L K\  
       w61*jnvi@  
_,<@II  
,/ YTW@N  
u}">b+{!  
!gm@QO cF  
感兴趣的优化函数 i*]$_\yl"  
• 效率满足(>95%) x MFo  
• 信噪比满足(<30db) dHkI9;  
• 杂散光满足(<5%) \>\_OfY1W  
X:/7#fcG8  
11.总结 ~<Z7\yS)  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 Z?<&@YQS  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 O@>ZYA%  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 to{7B7t>q  
• 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 ~c=F$M^"c  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 NI:3hfs  
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