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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
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。
8ao>]5Rs3
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。
cq1)b\ |
J/A UOInh
2.模拟任务
kO8oH8Vt
jbu+>
$"{I|UFC
DOE:
#Gu(h(Z s
相位型衍射
k{+Gv}Y
光束整形器
lUM-~
直径:2mmx2mm
(=QiXX1r
形状:圆形
24d{ol)
相位级次:16
(!diPwcv
22v= A6 =
Vs&Ul6@N
3.建模任务:入射光场
(L7%V !
qoJ<e`h}
\7tJ)[0aF
高斯准直激光光束的光束参数
8FT@TUFb
KA]5tVQA
• 波长:632.8nm
_n!W4zwi
• 激光光束直径(1/e2):1mm
[hKt4]R
.OvH<%g!.
NvjKB)J
)E=~ _`XO
4.建模任务:期望输出光场
h[j(@P
w?A6S-z
,gn**E
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
&v&e-|r8;
43o!Vr/S
• FWHM-直径:0.5mm
9 IY1"j0O
• 边缘宽度:50um
n~v*
• 效率:>95%
FDIOST !
• 信噪比(SNR):>30dB
+Uf+`
• 杂散光:<5%
l=ZX9<3
`EzC'e
PRyzUG&
s7na!A[
5.设计方案
1<&nHFJ;[
HT=-mwa_]
2vX!j!_
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
H!uq5`j0K
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
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bWfT-Jewh
~mu)Cw
6. 衍射光束整形器会话编辑器
oh^QW`#(
GF^?#Jh
]sV) '-
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
3`DwKv`+
• 用户必须输入所需的信息
z)]Br1
- 入射场
">"B
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
{qPu}?0
- 制造条件
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s N|7
"*0h=x$
7.设计过程
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W>(p4m
设计和优化过程由两步完成:
Y SD|#0
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
!O*uQB
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
/;a b"b
)0p7d:%mV
8.系统模拟
LKe~
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
=hDFpb,mr
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
`%A>{ A"
• 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。
sj\kp ni
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
g|PRk9
W<s5rM x
9a lMC
7\sR f/
9. 初始几何光学设计的结果
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!Au 9C
-x0VvkHu
m(?ZNtBQt
8^|lsB}x?
感兴趣的优化函数
EwH_k
• 效率满足(>95%)
%$H~
• 信噪比不满足(<30db)
B gB]M3Il
• 杂散光不满足(>5%
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hj|P*yKV
Ec;{N
1feS/l$
10. 后续IFTA优化后的结果
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`U[s d*C"
$wx)/t<
1pT-PO3=
感兴趣的优化函数
J_ S]jE{
• 效率满足(>95%)
Y] "_}
• 信噪比满足(<30db)
=& .KKr
• 杂散光满足(<5%)
9XSZD93L
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11.总结
I? o)X!
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
ui$JQ _P
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
Az"(I>VfD
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
qS{E+) P
• 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。
vsL)E:0
• 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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