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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。
5~yQ>h
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。
'A1E^rl]=
|rFJ*.nD
2.模拟任务
0#]!#1utg
Q'C4pn@
!p"Kd ~
DOE:
ZmP1C`>
相位型衍射
vC-[#]<
光束整形器
Crg#6k1~EN
直径:2mmx2mm
%|bN@@
形状:圆形
`|JI\&z
相位级次:16
#'KY`&Tw&
8(uw0~GO
P;>!wU~*
3.建模任务:入射光场
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C?(y2p`d\
i _8zjj7
高斯准直激光光束的光束参数
"d:.*2Z2
rr>IKyI'
• 波长:632.8nm
NC;T( @
• 激光光束直径(1/e2):1mm
du8!3I
W=F3XYS
> `0| X
4t*<+H%
4.建模任务:期望输出光场
p>!1S
R'r|E_
WEps.]s
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
dZ-Ny_@&
t3K>\ :
• FWHM-直径:0.5mm
"wF*O"WQo
• 边缘宽度:50um
*:(1K%g
• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
M Ey1~h/
• 杂散光:<5%
Fz{o-4
s^obJl3
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5.设计方案
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E8+8{ #f;
fO0-N>W'P
• 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)。
#T Z!#,q
ST#PMb'izn
HH+TjX/b
ws#hhW3qK
6. 衍射光束整形器会话编辑器
h)"'YzCt
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So0`c,D
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
twAw01".
• 用户必须输入所需的信息
4 3}qaf[
- 入射场
bn5"dxV
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
%L.lkRs
- 制造条件
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$h C~af6
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7.设计过程
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w;@`Yi.WQ
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cKaL K#~
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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。
Vjv6\;tt8
#1gTpb+t
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。
0]f?Dx/8
• 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。
Rt*-#`I $
• 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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cuJ/ Vc
={e#lC
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9. 初始几何光学设计的结果
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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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• 信噪比不满足(<30db)
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• 杂散光不满足(>5%
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aC $h_
wpPxEp/
n=<q3}1Jej
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10. 后续IFTA优化后的结果
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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)
Wl}G[>P
• 杂散光满足(<5%)
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-F~9f>
11.总结
K1qY10F:_
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
(rCPr,@0
• 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。
#&HarBxx
• 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。
`s]zk {x
• 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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