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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。
r%~/y
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。
t#6@~49
7LY4q/
2.模拟任务
-*Z;EA-
ril4*$e7^\
v-mhqhb
DOE:
zQQ=8#]
相位型衍射
V8.o}BWY
光束整形器
wqLY \
直径:2mmx2mm
#^fDKM
形状:圆形
qkN{l88
相位级次:16
oO8V0VE\
RZV6\j
X!%CYmIRb
3.建模任务:入射光场
xr*hmp1
o3~ecJ?k
L^zF@n^5A
高斯准直激光光束的光束参数
Una7O]
hWujio/h
• 波长:632.8nm
@] `_+\y
• 激光光束直径(1/e2):1mm
3-5X^!C
xi2!__
OZ6gu$ n*
:Ojsj_Z;;
4.建模任务:期望输出光场
Ht Z3n"2
eS/4g M7%
s*k[Fbi
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
AF}6O(C~
8f37o/L
• FWHM-直径:0.5mm
El$yM.M"
• 边缘宽度:50um
kFlq@['U
• 效率:>95%
b]Xc5Dp{
• 信噪比(SNR):>30dB
3~7X2}qU
• 杂散光:<5%
t_PAXj
@3hA\3ot^
' ?3e 1
2/K38t'-
5.设计方案
h`0'27\C
Bu\:+3 )
[h>RO55e
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
{uQp$`
• 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)。
qMrBTq[
9K\A4F}
9b8ZOk'9_
ppjS|l*`
6. 衍射光束整形器会话编辑器
8R;)WlLu=
U&uop$/Cq
U=4tJb
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
[4u.*oL&
• 用户必须输入所需的信息
y3 vDKZ
- 入射场
t<Iy`r71
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
tp-PE?
- 系统参数
O(~74:#*
- 制造条件
f,ajo
b42"Y,sbB
2nL[P#r
dVh* a
7.设计过程
tCFXb6Cz
VfK8')IXk
M PhG:^g
vKv!{>,v9Z
dvWQ?1l_
@pcmVsIp
6 6G$5
设计和优化过程由两步完成:
UQmdm$.
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
cN}Aeo
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
YY\$lM
2E Ufd\
8.系统模拟
bG`aF*10)!
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
6 XZF8W
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
{s8v0~
• 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。
1'O++j_%y
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
21b
:T62_cFG
>h?!6L- d
ZK1H%&P=R
9. 初始几何光学设计的结果
O_yk<
Sm@T/+uG:
U}w,$ Y
lV4|(NQ9
'jr\F2
感兴趣的优化函数
hG~TqH^}B
• 效率满足(>95%)
}YiE}+VW|
• 信噪比不满足(<30db)
>5rb4
• 杂散光不满足(>5%
PBXRey7>D
#GTR}|Aga
ia'eV10
UMcQqV+vT
`Bw>0%.
10. 后续IFTA优化后的结果
8zDLX,M-
`eD70h`XK
&:K!$W
I ,j,Hz0
=l7@YCj5c
kx6AMx!nX
感兴趣的优化函数
#H0-Fwo
• 效率满足(>95%)
p_^Jr*Mv
• 信噪比满足(<30db)
/$w,8pV=
• 杂散光满足(<5%)
yK1@`3@?
3`%]3qd}
11.总结
wZ&l6J4L
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
?Xdb%.
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
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• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
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• 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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