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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。 !jq6cND 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。 qWRMwvN{ :|Nbk58 2.模拟任务 {$:13AnK B"zg85
e XRz6Yf(/ DOE: m8^2k2 相位型衍射 %9Fg1LH42r 光束整形器 1AV1W_" 直径:2mmx2mm /iuNdh 形状:圆形 A3pQ?d[ 相位级次:16 @}!$NI8 8HA=O?Cg
p&l:937 3.建模任务:入射光场 2A
,36, Cjk AQ(9 'oL[rO~j 高斯准直激光光束的光束参数 ahv=HWX k @il}0 • 波长:632.8nm O^%ace1 • 激光光束直径(1/e2):1mm += ~}PF i}"JCqo2
--FtFo 6Ymk8.PF 4.建模任务:期望输出光场 5&@ U T ScKfr p<19 Jw< 期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): hI{Yg$H1 ,sl.:C 4 • FWHM-直径:0.5mm Nq6CvDXi • 边缘宽度:50um dtl< • 效率:>95% ".<p R}
qp • 信噪比(SNR):>30dB IpmREl$j • 杂散光:<5% o2jB~}VMl lM,:c.R
y<(.,Nb8 n#/m7 5.设计方案 u;g}N'" 1<|I[EI 0O4mA&&!oK • 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)。 ,_zt?o\ • 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)。 fZgU@!z a$:N9&P
Lr:K0A.Ch ~vFo 0k( 6. 衍射光束整形器会话编辑器 7^=jv~>wP M-|2W~YU 1Tr=*b %f • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 RBwV+X[B • 用户必须输入所需的信息 B=`! - 入射场 S:QEHd_C - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) R FiR)G , - 系统参数 xRN$cZC - 制造条件 V485Yn!$( S5TT
JN)t'm[kyE p<34}iZ 7.设计过程 .`XA6e(8KR cTp+M L
]S ,GHPEN 8<!9mgh
FG\?_G [y>.)BU Q2JjBV< 设计和优化过程由两步完成: \gpKQt0 1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 S:s^si2/ 2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 -X
\vB OQvJdjST 8.系统模拟 etVE8N' • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 owhht98y( • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $49tV?q5 • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 M(f'qFY=K • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 ><qE5D[ v%^H9aK_
QCw<* Id+ 'P#I<?vB 9. 初始几何光学设计的结果 sx\7Z#| m<4Lo0?nS
FC#Qtu~J l ,.;dw _guY%2%yR 感兴趣的优化函数 3Y8
V?* 1| • 效率满足(>95%) #Uu"olX7 • 信噪比不满足(<30db) QR)eJ5< • 杂散光不满足(>5% ]\U'_G2] }f}&|Vap
OHw6#N$\ xj<SnrrC]u G'Y|MCKz> 10. 后续IFTA优化后的结果 Fz% n!d )LG/n
9^tyjX2 plq\D.C
ghl9gFFj %O${EN 感兴趣的优化函数 qz&)|~,\C • 效率满足(>95%) )UJMmw\ • 信噪比满足(<30db) 5{> cfN\q • 杂散光满足(<5%) Z"jo
xZ rgCId@R 11.总结 53QP~[F8R] • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 W=*\4B] • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 n|.;g!QDA • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 JY,+eD • 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。 92i#It}-/ • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 va0
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