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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。 Y;F R"~^  
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。 gQ=POJ=G  
 7EP|X.  
2.模拟任务 vj&5`  
}FiN 7#  
YOV4)P"  
DOE: KzX ,n_`an  
相位型衍射 C!{AnWf  
光束整形器 5f'g 3'  
直径:2mmx2mm T#G<?oF  
形状:圆形 ob0 8xGj  
相位级次:16
uy _i{Y|  
3U"')  
Wt9iL  
3.建模任务:入射光场 9jR[:[  
^ ]qV8  
V.Ba''E7  
高斯准直激光光束的光束参数 +lgF/y6  
2"+x(Ax  
• 波长:632.8nm 4^[}]'w  
• 激光光束直径(1/e2):1mm )@bH"  
8| e$  
g"]<J &  
AuDR |;i  
4.建模任务:期望输出光场 .D,?u"fk|  
]LBvYjMY  
*$L z2 ]  
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): i=1 }lk q  
,t%CK!8  
• FWHM-直径:0.5mm G?1x+H;o5  
• 边缘宽度:50um |Sr\jUIWn  
• 效率:>95% te;Ox!B&  
• 信噪比(SNR):>30dB 7mn,{2  
• 杂散光:<5% 6I&j cHH  
;Lsjh#  
$35,\ZO>  
q)?p$\  
5.设计方案 j!S1Y0CV  
u*26>.  
4Hml.|$  
• 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)。 (3ZvXpzvF  
• 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)。 s`#ntset0  
a*6wSAA )  
&$m=^  
jy!f{dsC  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 NqT1buU#  
a: yB%:2  
z[qdmx^  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7sud/*+F  
• 用户必须输入所需的信息 TZh\#dp4l  
- 入射场 TwM1M["3  
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP) P?q G  
- 系统参数 B:O+*3j  
- 制造条件 %Lp2jyv.  
yX7CN5vVl  
e{fZ}`=7y  
5ys #L&q'Z  
7.设计过程 M8^.19q;  
n2n00%Wu[  
X)Dqeb6  
#Rin*HL##  
k40Ep(M}  
v#<\:|XAg  
{A]k%74-a  
设计和优化过程由两步完成: M5']sdR(l  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 R=\v3m  
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 n> MD\ZS  
6sYV7w,'@  
8.系统模拟 8?e   
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 v]WH8GI  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nU} ~I)@V  
• 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。 <Zig Co w  
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 ,^.S0;D,Z  
EkRdpiLB  
\ |4 Ca't  
_qY`KP "  
9. 初始几何光学设计的结果 tCZpfZ@+=  
T(Y}V[0+  
tgO+*q5B  
T?H\&2CLT  
4dW3'"R"L  
感兴趣的优化函数 <9@&oN+T  
• 效率满足(>95%) m9#}X_&x  
• 信噪比不满足(<30db) qPsyqn?Y|  
• 杂散光不满足(>5% shM{Y9~O9&  
$!a?i@  
M$,Jg5Dc  
(JevHdI*V  
'To<T  
10. 后续IFTA优化后的结果 |xq} '.C  
       Jf_]Z  
xttYn ]T  
BwJNi6,  
LPq2+:JpS  
+jcdf}  
感兴趣的优化函数 EtGH\?d~]  
• 效率满足(>95%) NeY"6!;k  
• 信噪比满足(<30db) r k@UsHy  
• 杂散光满足(<5%) 'yE*|Sx  
LlU' _}>  
11.总结 w]n 4KR4  
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 M6\7FP6G  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 h>dxBN  
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 gC0;2  
• 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。 6%>/og\%  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 DK)u)?!  
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