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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。
dR^"X3$
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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yzsab ^]
2.模拟任务
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v;1F[?@3Y
0ZpFE&
DOE:
"`Ge~N[$A
相位型衍射
Y k7-`
光束整形器
|J5 =J
直径:2mmx2mm
9O.Y OiW
形状:圆形
| t QiFC
相位级次:16
cE'L% Z
una%[jTc
siDh="{s
3.建模任务:入射光场
^eYqll/U
I751 t
IeX^4rc(
高斯准直激光光束的光束参数
=DbY? Q<Q
mog[pu:!,
• 波长:632.8nm
>ydRSr^
• 激光光束直径(1/e2):1mm
,B}I?vN.
lq:}0 <k
pE.PX 8
smY$-v)@
4.建模任务:期望输出光场
qZEoiNH(Tj
CI:^\-z
abNV4 ,M
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
:p&!RI(l
2?C`4AR[2H
• FWHM-直径:0.5mm
nwt C:*}
• 边缘宽度:50um
Mp$@`8X`
• 效率:>95%
M@1r:4CoKH
• 信噪比(SNR):>30dB
-m= 8&B
• 杂散光:<5%
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|tzg:T;
8x{B~_~
5.设计方案
x_!0.SU
Syp"L;H8Em
X;F?:Iw \
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
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• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
Awv`) "RAR
t&Os;x?To?
R2L;bGI*J
MF3b{|Z
6. 衍射光束整形器会话编辑器
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_qqr5NU
R`";Z$~{
• 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
y|&}.~U[
- 入射场
;g_> ;tR/
- 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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M'`;{^<
~'5
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设计和优化过程由两步完成:
bi ozZ
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
k+V6,V)my
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
/sR%]q |L
q(5j(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。
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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。
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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。
IfO;S*Qt
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
I~,G
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9. 初始几何光学设计的结果
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1%M&CX
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z|G9,:9
感兴趣的优化函数
zeP}tzQO
• 效率满足(>95%)
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• 信噪比不满足(<30db)
X.ONa_
• 杂散光不满足(>5%
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<1w/hy&mWN
zJa)* N
SgMrce<;
s"=6{EVqk3
10. 后续IFTA优化后的结果
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aI zv
+c:3o*
NIZ<0I*5
感兴趣的优化函数
0)YbI!
• 效率满足(>95%)
->-*]-fv[L
• 信噪比满足(<30db)
x+? 9C
• 杂散光满足(<5%)
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IC/(R! Crj
11.总结
R~L0{` 0
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
N;F)jO xsl
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
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• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
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• 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。
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