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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
2024-10-31 07:58
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。
aA!@;rR<yU
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。
mJU>f-l
|rG8E;>
2.模拟任务
U]1>?,Nk'3
?^F*"+qI
~M|NzK_9
DOE:
$L $j KNwf
相位型衍射
Jc9@VxWY
光束整形器
_S[Rvb1e
直径:2mmx2mm
$NH`Iu9t
形状:圆形
6tCV{pgm
相位级次:16
W\ZV0T;<]
C{U[w^X
x|P<F 2L
3.建模任务:入射光场
C"V?yDy2~
n:{-Vvt
|~1rKzZwF
高斯准直激光光束的光束参数
yAZ.L/jyr
Z)b)v
• 波长:632.8nm
0D W'(#`
• 激光光束直径(1/e2):1mm
T/X?ZK(T
rVc zO+E
AOq9v~)z-
4OB~h]Vc
4.建模任务:期望输出光场
N69eIdl
!kjr>:)x
TWD|1 di0
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
DT1i2!
iLI.e rm
• FWHM-直径:0.5mm
pfT`W T
• 边缘宽度:50um
H_xQ>~b
• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
x1BDvTqW
• 杂散光:<5%
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e{#a{`?Uez
,AFC 1t[0
NC[GtAPD3
5.设计方案
OGD8QD
?Sd~u1w8K
r5fz6"
• 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)。
\M1M2(@pDJ
• 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)。
{O3oUE+
^~*[~
LbmB([p
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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MSm`4lw
~*Sbn~U
• 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
Jr*S2z<*
- 入射场
")[Q4H;V
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
=-s20mdj
- 制造条件
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^:rNoo
.]sIoB-54
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7.设计过程
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TF iM[
>7v.`m6?H
>[P7Zlwv4
,mBKya)
i2%m}S;D9
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设计和优化过程由两步完成:
YO!7D5rV #
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
h9OL%n 7m'
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
EX_sJ c
aSj1P/A
8.系统模拟
:"+UG-S$6
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
]38<ly7
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
Hpo?|;3D5
• 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。
:,z3:PL
• 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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my #u^O;
{@F["YPxy
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9. 初始几何光学设计的结果
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Sph"w08
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感兴趣的优化函数
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• 效率满足(>95%)
0gb]Kj x
• 信噪比不满足(<30db)
eYSGxcx
• 杂散光不满足(>5%
S%gO6&^
C.e|VzQa
E `j5y(44
?m r@B
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10. 后续IFTA优化后的结果
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_(kwD^x6O{
{Ljl4Sp&
6l]?%0[*
wj5s5dH
感兴趣的优化函数
y<x_v )k-
• 效率满足(>95%)
yc4f\0B/
• 信噪比满足(<30db)
pz6- hi7
• 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。
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• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
T( Gf~0HYF
• 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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