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衍射光束整形镜的优化
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infotek
2021-11-05 09:33
衍射光束整形镜的优化
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衍射光束整形镜的优化
时间:2017-04-17 22:58来源:讯技光电作者: 技术部点击:次
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VirtualLab Fusion:基本工具箱+衍射工具箱
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1.建模任务
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• 这个案例演示了设计一个理想化微结构的光束整形镜。
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• 光束整形镜产生一个任意相位调制(非离散相位级次)。
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• 反射镜将高斯激光束整形成一个圆形高帽。
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• 这个案例将演示计算反射镜的光学函数。
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• 在开始此案例之前,我们迫切建议您阅读案例LBS.001和545。
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入射激光光束
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• 波长:632.8nm
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• 激光光束直径(1/e2):2.5mm
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• 发散角(全角1/e2):≈0.01°
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• M2值:1
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目标平面上期望强度分布
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+DxifXtB
• 直径(FWHM);3mm• 边缘宽度(能量从90%衰减到10%):70um
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• 效率:>90%• 信噪比(SNR):>40dB
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2.设计概念
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• 设计没有离散相位级的光束整形透过函数。• 第一步:忽略反射镜并且计算一个衍射光束整形器的透过率函数。• 第二步:由透射光束整形器的光学函数计算反射镜的光学函数。 第一步
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优化一个衍射光束整形器的透过率函数 1. 设计透射光束整形器
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2.生成入射激光光束
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Sources-Gaussian wave
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生成激光光束:
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- 点击Source→Gaussian Wave
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- 输入波长(wavelength)632.8nm和1/e2半径(1/e2 radius)
Ta,u-!/I
Propagations-Automatic Propagation Operator
~|qXtds$
w[M5M2CF
M Yu?&}%^
将高斯光束传输到激光整形器平面上去:
I(y`)$}
- 点击Propagation-Automatic Propagation Operator
T+3k$G[e/
- 传播距离(Propagation Distance):50mm
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3.生成期望输出场
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J1& A,Gb
Kl!DKeF
• 点击Source→Super Gaussian Wave
XZ!cW=bqS
• 输入波长(wavelength):632.8nm,HWHM半径(HWHM radius)和边缘宽度(edge width)
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5=Zp%[#
4.生成IFTA优化文件
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Diffractive-Diffractive Beam Shaper
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$;Q=iv3
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Cd$dnHVh
打开衍射光束整形器对话框:Design-Beam Shaper Design-Diffractive Beam Shaper
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设置入射场(照明高斯激光光束,传输50mm后的光束)和期望输出场(高帽)
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选择优化区域创建方法
(cu'
这个案例将演示设计菲涅尔类型光束整形元件。这意味着光束整形器将包含衍射透镜以在定义的距离下生成高帽。
k q/t]%(
选择菲涅尔设置并且输入一个100mm的距离值。
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Q|6Ls$'$
假定光束整形器不包含矩形像素。像素因子应该减小到1。
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VirtualLab可以自动计算光束整形器传输的采样距离。然而为了减小优化的数值计算量,我们将采样距离/像素大小设置为7.5um×7.5um。
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光束整形器孔径直径必须至少为入射激光光束直径(1/e2 )的两倍。
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点击Next。
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这个页面给出了入射场,透过率函数以及期望输出场三者采样距离的概观。
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点击Create Optimization Document 以生成IFTA优化文件。
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5.光束整形器透过率函数的优化
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• 此案例演示了对一个具有任意相位调制光束整形器的优化(无离散相位级次)。
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• 选择透过率函数类型为:连续相位(Continuous Phase-Only)。
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• 切换到优化文档的设计界面(Design page)。
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• 优化将使用几何光学光束整形方法来计算一个初始透过率函数,在此基础上,通过迭代傅里叶传输算法(IFTA)做进一步的波光优化。
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• 将设计方法改为几何光束整形(Geometrical Optics Beam Shaping)。
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• 选择假设可分离类型(Assumed Separability Type):旋转对称(Rotational Symmetry)。
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• 点击Start Design以开始几何光学光束整形。
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