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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。
3NK ^AaTK
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。
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,\PVC@xJ
2.模拟任务
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DOE:
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相位型衍射
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光束整形器
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直径:2mmx2mm
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形状:圆形
ak:v3cQR
相位级次:16
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P @%.`8
8|1^|B(l
3.建模任务:入射光场
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高斯准直激光光束的光束参数
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• 波长:632.8nm
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• 激光光束直径(1/e2):1mm
|lQ;ALH!
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%B2XznZ:
4.建模任务:期望输出光场
X!,@j\L
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TvhJVVQ+?
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
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• FWHM-直径:0.5mm
[W,|kDK
• 边缘宽度:50um
o3Ot.9L
• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
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• 杂散光:<5%
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5.设计方案
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3 x*z\VJ
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• 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)。
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• 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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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
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- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
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- 制造条件
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7.设计过程
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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。
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2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
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8.系统模拟
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• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
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• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
Ob@Hng%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。
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• 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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A" !n1P
感兴趣的优化函数
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• 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%
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c ~Kc7}I
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10. 后续IFTA优化后的结果
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O%$O(l
L#j/0IHD
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感兴趣的优化函数
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• 效率满足(>95%)
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• 信噪比满足(<30db)
*\q8BZ
• 杂散光满足(<5%)
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11.总结
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• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
y^s1t2]%
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
P;GprJ`l
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
V5s&hZZYa
• 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。
'p)QyL`d
• 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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