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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。
2gd<8a' '
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。
O;X(pE/G
AezvBY0'`z
2.模拟任务
\Y!T>nWn)I
k]SAJ~bS|
& Fg|%,fv]
DOE:
ex` xkZ+
相位型衍射
. ]o3A8
光束整形器
ioC@n8_[G
直径:2mmx2mm
<i_> y~v`
形状:圆形
j>0<#SYBu
相位级次:16
On{~St'V
10C 2=
SXRdNPXFO
3.建模任务:入射光场
] vC=.&]
NXzU0
I?_E,.)[ I
高斯准直激光光束的光束参数
I86e&"40
8{R_6BS
• 波长:632.8nm
)t|^Nuj8
• 激光光束直径(1/e2):1mm
D4< -8
cPpu
hc-lzYS
#*!+b
4.建模任务:期望输出光场
&EAk z
|h5kg<Zgo
x}tKewdOSe
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
0o=!j3RjH
s~S?D{!
• FWHM-直径:0.5mm
z>4D~HX
• 边缘宽度:50um
JNh=fvO2i
• 效率:>95%
+$>N]1
• 信噪比(SNR):>30dB
:e1'o
• 杂散光:<5%
JXpoCCe
,LhEshf
CN$I:o04C
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5.设计方案
]]>nbgGn#
:3JCvrq
}o-|8P:Y
• 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)。
2 9q?$V(
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
Mv|vRx^b
@ru<4`h
`SCy<w3$+[
cp$.,V
6. 衍射光束整形器会话编辑器
\CcmePTN#x
r)V Lf#3B
`)"tO&Fn
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
}04Dg'
• 用户必须输入所需的信息
Vl<`|C>
- 入射场
hQXxG/yFm
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
z1F9$^
- 系统参数
1Yud~[c
- 制造条件
}d_<\
AWO0NWTB
*xPB<v2N:P
B$ui:R/ t
7.设计过程
?4,@, ae&
@8|Gh]\P
bZ/ hgqS
ei@3,{~5
'GkvUrD9D$
f3!n$lj
{B3(HiC
设计和优化过程由两步完成:
{ih:FcI
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
P@C c]Z
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
VUp. j
"=qv#mZ#9
8.系统模拟
3)Zu[c[%'J
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
(v!mR+\x
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
GA\2i0ow
• 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。
Lx%:t YZ
• 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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}wfI4?}j}
WHP;Neb6
I] jX7.fx
9. 初始几何光学设计的结果
8)pB_en3sO
`_GO=QQ
MI\]IQU
.U 39nd
gKWzFnW
感兴趣的优化函数
Atd1qJ
• 效率满足(>95%)
UT4f (Xo
• 信噪比不满足(<30db)
j{)~QD ?
• 杂散光不满足(>5%
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M6_-f ;.
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^>^\CP]
10. 后续IFTA优化后的结果
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\!<"7=(J{4
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&hI>L
感兴趣的优化函数
f*<ps o
• 效率满足(>95%)
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• 信噪比满足(<30db)
A#35]V06
• 杂散光满足(<5%)
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n+?-
11.总结
E~RV1)
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
@Dj:4
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
Xhse~=qA
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
>jMH#TZaX
• 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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• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
BC({ EE~R)
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