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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。
9% l%
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。
:1t~[-h^
{ -|{xBd
2.模拟任务
/ kt2c[9
322jR4QGr
.q&'&~!_
DOE:
(x^BKnZ
相位型衍射
l]~n3IK"
光束整形器
K=!Bh*
直径:2mmx2mm
,rJXy_
形状:圆形
dq[Mj5eC
相位级次:16
=@k%&* Y?
h/B>S
|6=p{y
3.建模任务:入射光场
54 > -
vad12WrG<
O6IB. >T
高斯准直激光光束的光束参数
5~mh'<:
>pU:Gr
• 波长:632.8nm
P/EM :
• 激光光束直径(1/e2):1mm
|t; ~:A
/'31w9
6c^e\0q
~"UV]Udn
4.建模任务:期望输出光场
oB74y
CR6R?R3b
b~nAPY6
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
Us+pc^A
v3v[[96p
• FWHM-直径:0.5mm
M33_ja +L
• 边缘宽度:50um
j"AU z)x
• 效率:>95%
J|&JD?
• 信噪比(SNR):>30dB
dt2$`X18
• 杂散光:<5%
y*D]Q`5cag
x\Z'2?u}
('-JY
V+I|1{@i0
5.设计方案
`7/Y@}n
2h[85\4
[HCAmnb
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
0ez(A
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
TDd{.8qf
KiJT!moB
oh$Q6G
Ur*6Gi6
6. 衍射光束整形器会话编辑器
=m5SK5vLKT
vDH>H^9Y
X/N0LU(q
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
'Ysx=
• 用户必须输入所需的信息
~ o1x;Y6
- 入射场
sg+uBCGB
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
I4&::y^C
- 系统参数
cI=(\pC
- 制造条件
,\qs4&
_x!7}O#k
jg?x&'u\)
5Kkdo!z
7.设计过程
7EXI6jGJ|
AE} )o)B
:>+s0~
H<^/Ati,|
1 5A*7|
}!6\|;Qsz,
D$T%\ P
设计和优化过程由两步完成:
n_'s=] ~
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
kYLM&&h
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
YfRkwKjy(
C:Hoq(
8.系统模拟
cq$i
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
rD*sl}
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
qbv#I;
• 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。
x:nKfY5
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
ZcaX'5}!S
QR>gt;
9]e V?yoA8
_U/!4A
9. 初始几何光学设计的结果
*6} N =Z
` \+@Fwfx
JJ%ePgWT
*k19LI.5
ai{Sa U
感兴趣的优化函数
&8z[`JW,T
• 效率满足(>95%)
Ps 8%J;
• 信噪比不满足(<30db)
*cEob b
• 杂散光不满足(>5%
NOp609\^
n/h,Lr)Z
SCz(5[MZJ
ca>Z7qT!
l~M_S<4n
10. 后续IFTA优化后的结果
D#o}cC.
~I}&V T
' Tc]KXD6
zF`c8Tsx])
]GRWnif
3:C oZ
感兴趣的优化函数
p1|f<SF')
• 效率满足(>95%)
$k2*[sn,
• 信噪比满足(<30db)
3#TV5+x*"`
• 杂散光满足(<5%)
|JVk&8 ?8
;dzL}@we
11.总结
B4mR9HMh
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
(t4&,W_spA
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
VL*ovD%-
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
L\#<JxY$p
• 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。
9J?wO9rI
• 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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