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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。
z0d.J1VW
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。
#$.;'#u'so
D,k6$`
2.模拟任务
p/ ,=OaVU
C"y(5U)d
0HZ{Y9]
DOE:
[F+}V,
相位型衍射
5tl< 3g`
光束整形器
Z3Og=XHR
直径:2mmx2mm
0-B5`=yU
形状:圆形
d9k0F OR1
相位级次:16
&5>Kl}7
EfqX y>W
rjK%t|aV^
3.建模任务:入射光场
T; 4NRC
&j;wCvE4+
|44Ploz2b
高斯准直激光光束的光束参数
kpuz]a7pK
_?nL+\'V
• 波长:632.8nm
\UA[
• 激光光束直径(1/e2):1mm
L7l FtX+b
sWhZby7
.7J#_*NV
%mW{n8W3{
4.建模任务:期望输出光场
Ao 'l"-
28-RC>,@}
EAUEQk?9
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
X;$+,&M"
#`^}PuQ
• FWHM-直径:0.5mm
5=-Q4d
• 边缘宽度:50um
MxKS4k
• 效率:>95%
"MeVE#O
• 信噪比(SNR):>30dB
`>o{P/HN
• 杂散光:<5%
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KS+'|q<?w
3<Lx&p~%T
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5.设计方案
7g^]:3f!
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gt)I(
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
G/E+L-N#`
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
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+|3@=.V
A`%k:@
J0WxR&%a)
6. 衍射光束整形器会话编辑器
Q0sI(V#
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• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
L(6d&t'|-R
• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
&ANf!*<\E
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
`v!urE/gg%
- 制造条件
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7.设计过程
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s[>,X#7 y
n&4N[Qlv,
设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
QT5TE: D
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
UW={[h{.|@
=ZznFVJ`={
8.系统模拟
1ba~SHi
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
!qQl@j O
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
/{J4:N'B>
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
z|J_b"u4
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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9. 初始几何光学设计的结果
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HyQJXw?A:
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n38p !oS
感兴趣的优化函数
i^&~?2
• 效率满足(>95%)
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• 信噪比不满足(<30db)
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• 杂散光不满足(>5%
2 a)xTA#
Lg+Ac5y}`
2jItq2.>
2zA4vZkbcw
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10. 后续IFTA优化后的结果
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#Vt%@* i
jOunWv|
I_#kgp
-0 a/$h
YlQ=5u^+
感兴趣的优化函数
{4}yKjW%z
• 效率满足(>95%)
/Iy]DU8
• 信噪比满足(<30db)
X7MM2V
• 杂散光满足(<5%)
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T*Exs|N2P-
11.总结
u%KTNa0
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
P )"m0Lu<
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
nNV'O(x}
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
/9*B)m"
• 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。
%N6A+5H
• 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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