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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。
DzVCEhf
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。
OxHcoNrz
m.D8@[y
2.模拟任务
~4fE`-O
vl:~&I&y;R
1KZigeHXI
DOE:
#)'Iqaq7
相位型衍射
0YiTv;mq;
光束整形器
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直径:2mmx2mm
'I,a 29
形状:圆形
_r:Fmn_%-
相位级次:16
}m+Q(2
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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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Y_CYx
• 波长:632.8nm
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• 激光光束直径(1/e2):1mm
w[X-Q+7p(t
k]p|kutQCy
m!ZY]:)$
6Z|h>H5a
4.建模任务:期望输出光场
_y4O2n[e
"qgwuWbM
|%|03}Q
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
k2 Ju*W&
$b`nV4p
• FWHM-直径:0.5mm
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• 边缘宽度:50um
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• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
@ T^FOTW
• 杂散光:<5%
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5.设计方案
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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)。
^]sb=Amw
• 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)。
K 4GuOl
w=#'8ZuU
'LMj.#A<g
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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)
V;ea Q
- 系统参数
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- 制造条件
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~B|m"qY{i
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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。
l_}d Q&R
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
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A1/@KC"&{G
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。
P] *x6c^n
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
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• 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。
2]vTedSOl
• 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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!p+54w\ 2
yMWh#[phH
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9. 初始几何光学设计的结果
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lQ?jdi
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J$51z
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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> T* `Y0P
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10. 后续IFTA优化后的结果
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^OiL&p;r
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;(?tlFc
x.-d)]a!
Wa|V~PL+T
感兴趣的优化函数
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• 效率满足(>95%)
d 5yEgc;z
• 信噪比满足(<30db)
D#LV&4e>.E
• 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。
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• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
1*=ev,Z
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
sm-[=d%@L
• 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。
;+wB!/k,
• 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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