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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。
VU,G.eLW
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。
IsI5c
\[3~*eX6
2.模拟任务
(dSYb&]
Ct)58f2
({t^/b*8
DOE:
MygAmV&
相位型衍射
RQ8d1US
光束整形器
.yy*[56X
直径:2mmx2mm
=fRS UtX
形状:圆形
T4.wz 58
相位级次:16
#9|&;C5',!
~@c<5 -`{
Ak@!F6~
3.建模任务:入射光场
)]C]K B
,EEAxmf
&B(z**+9
高斯准直激光光束的光束参数
r=n{3o+
wx3_?8z/O
• 波长:632.8nm
h<%$?h+}
• 激光光束直径(1/e2):1mm
V>QyiB
?P0b/g
e1W9"&4>G{
3!p`5hJd
4.建模任务:期望输出光场
$}WT"K
J;_4 3eS
4aOz=/x2
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
aNu.4c/5
]4H)GWHKg
• FWHM-直径:0.5mm
`qhT
• 边缘宽度:50um
HZ'rM5Kq
• 效率:>95%
nDraX_sm=
• 信噪比(SNR):>30dB
95'+8*YCY
• 杂散光:<5%
mh}D[K=~%
} KyoMs
M99ku'
y-+W
5.设计方案
e}?Q&Lci
|-V:#1wR.]
b+qd' ,.Z
• 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)。
y5eEEG6
• 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)。
o+.L@3RT4
/.e7#-+?
h_ 4*?w
}BC%(ZH6
6. 衍射光束整形器会话编辑器
9o>D Uc
P0}B&B/a:
VrRF2(Kn?
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
L/rf5||@
• 用户必须输入所需的信息
Kb+SssF
- 入射场
A*DN/lG
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
L-`V^{R]
- 系统参数
sA?8i:]O:
- 制造条件
jr)M],
5c::U=
BmV`<Q,
.4v?/t1
7.设计过程
23r(4
k( 0; >)<i
H14Q-2U1xa
$3"hOEN@5`
\Vx^u}3O
t)W=0iEd9
D@&xj_#\}
设计和优化过程由两步完成:
4o}{3! m
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
*xxk70Cb
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
~NIhS!
!+3&%vQ)
8.系统模拟
EmT_T3v
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
K/*R}X
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
-& (iU#W
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
LujLC&S
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
t4UK~ {gh
V$hL\`e
c#{|sR5
Ac U@H0
9. 初始几何光学设计的结果
8i[TeW"
pZS]i "
yQ/O[(
V7U*09 0*5
_0$>LWO~
感兴趣的优化函数
h.R46 :
• 效率满足(>95%)
gN<7(F
• 信噪比不满足(<30db)
`WH$rx!
• 杂散光不满足(>5%
9BZ B1oX
RTlC]`IGT
b|AjB: G
# l9VTzi
% WDTnEm
10. 后续IFTA优化后的结果
_}[WX[Le{
M <JX
Ut2T:%m{
7HW:;2dL
NB<8M!X/
KH#z =_
感兴趣的优化函数
C<teZz8/w
• 效率满足(>95%)
H^kOwmSzh
• 信噪比满足(<30db)
=SmU;t>t/
• 杂散光满足(<5%)
S8AbLl9G@>
6rbR0dSgx
11.总结
)T9Cv8
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
V/xXW=
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
MD$W;rk(Hn
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
EE]xZz>o
• 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。
pmBN?<
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
j_,/U^Ws|f
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