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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。
`s69p'<;p
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。
,n%b~.$:v5
#t2N=3dOj
2.模拟任务
u[SqZftmO
K/(QR_@?
W2%@}IDm
DOE:
Ugo!
相位型衍射
Y9-F\t=~
光束整形器
7z{N}
直径:2mmx2mm
P(-
形状:圆形
r(>812^\
相位级次:16
/:!l&1l:p
8,F|*YA
JPL`/WA0
3.建模任务:入射光场
>Q_ '[!S
r#oJch=
h=6D=6c
高斯准直激光光束的光束参数
/]0SF_dZ
|aU8WRq
• 波长:632.8nm
)n<p_vz
• 激光光束直径(1/e2):1mm
b+gu<##
_KtV`bF
b)#rUI|O
>\~Er@
4.建模任务:期望输出光场
T#6g5Jnsp
g[O
]1zud
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
\N-3JOVy
FSz<R*2
• FWHM-直径:0.5mm
QrFKjmD<
• 边缘宽度:50um
R'vNJDFY
• 效率:>95%
y$di_)&g
• 信噪比(SNR):>30dB
1he5Zevm}
• 杂散光:<5%
Jqgm>\y
G=Lg5`3;,
AEx VKy
-{C Gn5]_#
5.设计方案
4i&Rd1#0dI
3P>1-=
T.')XKP)1N
• 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)。
Tb;,t=;u
• 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)。
oa=TlBk<
gMZ+kP`
{jwLVKT$
3G<4rH]
6. 衍射光束整形器会话编辑器
4Z=`;
oC} u
}CZw'fhVWO
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
0s{7=Ef
• 用户必须输入所需的信息
L^Q;M,.c;
- 入射场
PJ?C[+&
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
5`:d$rv
- 系统参数
X<$DNRN
- 制造条件
Bxw(pACf
01&E.A
<]DUJuF-M
d-m.aP)y:
7.设计过程
\RPwSx
UU[z\^w| E
.}Xf<G&
-&]!ig5v
qP&:9eL
\/\w|j
9;\mq'v%
设计和优化过程由两步完成:
b5Q>e%i#
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
:?y Ma$
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
Fsx<Sa
Wi!"Vcn
8.系统模拟
}a9G,@:k
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
u3,O)[qV
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
lsOfpJ
• 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。
34N~<-9AY
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
Ok\X%avq
1iLU{m9
1kUlQ*[<|
h9}*_qc&kV
9. 初始几何光学设计的结果
dT?3Q;>B?
XpE847!soL
Ks6\lpr
dVHbIx
rMZuiRz*
感兴趣的优化函数
\weg%a
• 效率满足(>95%)
M3|G^q:l
• 信噪比不满足(<30db)
s/C'f4
• 杂散光不满足(>5%
gJrWewEe
@@{5]Y
Kr|.I2?"
p nI=
<Up?w/9
10. 后续IFTA优化后的结果
GQCdB>
g|$;jQ\_
x{<l8vL=-c
Qe ip h
j4#uj[A
8=joVbs
感兴趣的优化函数
$of2lA
• 效率满足(>95%)
kL0K[O
• 信噪比满足(<30db)
S7PWP<9
• 杂散光满足(<5%)
4G&dBH
$8HiX6r
11.总结
Yb/*2iWX
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
|Rhqi
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
G\;6n
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
x(eX.>o\
• 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。
\( #"g
• 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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