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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。
(1#J%
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。
<J^MCqp!v
?Y@N`S
2.模拟任务
4^M
)jt #=9ZQ
Hv2De0W
DOE:
EOCN&_Z;
相位型衍射
[eC2"&}
光束整形器
gHo?[pS%y
直径:2mmx2mm
gP;&e:/3
形状:圆形
Z'\h
相位级次:16
V,cBk
Evedc*z~P
=>_\fNy
3.建模任务:入射光场
))"6ern
abyo4i5T
XCBL}pNkR
高斯准直激光光束的光束参数
"g1)f"pL
~{jcH
• 波长:632.8nm
CLUW!F
• 激光光束直径(1/e2):1mm
Eea*s'
sVOyT*GY
G|!on<l&
?vbvBu{a
4.建模任务:期望输出光场
oC0qG[yp9S
V6@o]*
=w{Z@S(ukz
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
ivN&HAxI@
$w`=z<2yo1
• FWHM-直径:0.5mm
$7^o#2 B
• 边缘宽度:50um
gcl5jB5)>
• 效率:>95%
=Jyu4j *}
• 信噪比(SNR):>30dB
(&F ,AY3A
• 杂散光:<5%
,Ge"anO
|R/%D%_g
"i[@P)
VgZsB$Ori
5.设计方案
62ws/8d6f
<h:x=
kY-N>E:
• 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)。
GkQpELO:
• 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)。
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0"28'
`xqr{lhL
!ug8SAOaz/
6. 衍射光束整形器会话编辑器
~d|A!S`
] Zy5%gI
1SCR.@k<
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
gc-@"wI?
• 用户必须输入所需的信息
{Tq_7,8
- 入射场
N_W}*2(
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
$QN"wL||
- 系统参数
.$+#1-
- 制造条件
"&G/T ?4
Bg x'9p/
*zbNd:i9
i:Y^{\Z?V
7.设计过程
1mOh{:1u
Y5- F@(
iTgt}]L
JfLqtXF[&"
v$?+MNks
7:plQ!7^
8]/bK5`
设计和优化过程由两步完成:
7&jTtKLj
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
MyJ%`@+1
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
DgId_\Ze
1ySk;;3
8.系统模拟
Vc&!OE
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
K*K,}W&}
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
zPn+V7F
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
gmw|H?]
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
h-q3U%R4}@
*\+\5pu0
}YGV\Nu
! >(7+B3E*
9. 初始几何光学设计的结果
n'n/Tu
O_oPh] x)
bnf'4PAt
s~ a"4~f
`2("gUCm
感兴趣的优化函数
naG=Pq<
• 效率满足(>95%)
%g{X ?
• 信噪比不满足(<30db)
|W,& Hl7
• 杂散光不满足(>5%
e^6)Zz1\
p& y<I6a,
%?0:vn
g:g\>@Umo
h\fjBDU^
10. 后续IFTA优化后的结果
4VJ-,Z
Aza /6OL
x9UX!Z5*>
X`kk]8=
3`t#UY).F
:%tU'w
感兴趣的优化函数
deBY5|
• 效率满足(>95%)
o[Q MT P
• 信噪比满足(<30db)
T0wW<_jh
• 杂散光满足(<5%)
UOv+T8f=
I667Gz$j5
11.总结
H%qsjB^
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
F~R;n_IJ
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
q6McG HT
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
eBZXI)pPh
• 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。
QO<jI#
• 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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