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infotek 2023-03-23 08:23

设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽

这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 O7\ )C]A  
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。 a3oSSkT  
8v']>5S]#  
2.模拟任务 U-3uT&m*9.  
sYY=MD  
G/C5o=cY  
DOE: QTjOLK$e$  
相位型衍射 i4oBi]$T  
光束整形器 rCO:39L-  
直径:2mmx2mm 05m/iQ  
形状:圆形 b3!,r\9V  
相位级次:16
7&9'=G  
r.;(Kx/M  
hDs.4MZC`  
3.建模任务:入射光场 u(|k/~\  
WS)u{ or  
mLn =SU{#  
高斯准直激光光束的光束参数 ))>)qav  
@7 *Ag~MRb  
• 波长:632.8nm T4{&@b 0*  
• 激光光束直径(1/e2):1mm DeTZl+qm1E  
GQ8r5V4:  
$0K%H  
C&ivjFf  
4.建模任务:期望输出光场 D?_#6i;DJ  
|79!exVMBp  
!S',V&Yb  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): q>q@ztt  
<ST#< $%  
• FWHM-直径:0.5mm ?$^qcpJCp  
• 边缘宽度:50um 4GRmo"S  
• 效率:>95% mckrR$>  
• 信噪比(SNR):>30dB S,,3h0$X  
• 杂散光:<5% <P3r}|K  
%.R_[.W  
-ijQT B  
;pNHT*>u,  
5.设计方案 c#e_Fs  
z,oqYU\:  
+B@NSEy/+  
• 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)。 ?s5zTT0U>$  
• 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)。 BKm$H! u  
97Qng*i  
#7U,kTj9  
soZw""|v  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 m!:7ur:Y  
\6Ze H  
va8V{q@t'  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 UG>OL2m>5  
• 用户必须输入所需的信息 v) q6  
- 入射场 v}]x>f  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) ?Y'S /  
- 系统参数 z[S,hD\w  
- 制造条件 .>?["e#,  
8y!fqXm%)  
IR%a+;Xs  
Q[p0bD:  
7.设计过程 UUY-EC7X  
*<U&DOYV:  
[JVI@1T  
KX)xCR~  
Vrz!.X~  
tT yu,%/m  
$_Qo  
设计和优化过程由两步完成: 1 qUdj[Bj  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 im+2)9f  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 BPrA*u }T  
{7eKv+30  
8.系统模拟 J5Fg]O*  
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 DcbL$9UI  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 #s#z@F  
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 2a=WT`xf ?  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 9$Mi/eLG2N  
45j+n.9=  
!qcu-d5b  
y=vH8D]%X  
9. 初始几何光学设计的结果 ^ MJGY,r6b  
Op)0D:BmR  
bOck^1Hky  
/"CKVQ  
@LL&ggV?  
感兴趣的优化函数 o@LjSQ5!  
• 效率满足(>95%) @gi Y  
• 信噪比不满足(<30db) UWn}0:6t  
• 杂散光不满足(>5% D?\K~U* >  
d;<n [)@  
;@d %<yMf@  
6>=>Yj  
@su{Uno8/  
10. 后续IFTA优化后的结果 E;4Ns  
       b7AuKY{L  
w ^<Y5K  
){YPP!8cI  
M?cKt.t  
(C-z8R Z6  
感兴趣的优化函数 0='DDy  
• 效率满足(>95%) Q"hI!PO+  
• 信噪比满足(<30db) BXfaqYb;Q  
• 杂散光满足(<5%) B?0{=u  
_kY5 6  
11.总结 zt,-O7I'1  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 .@6]_h;  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "{x~j \<  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 <go~WpA|r  
• 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。 @6j*XF  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 W;N/Y3Lb  
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