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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
2024-11-06 07:55
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。
WS.lDMYE7
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。
@Yw>s9X
5 )z'=
2.模拟任务
^4C djMF-E
Oh3A?!y#
DOE:
T2_b5j3i
相位型衍射
0V+v)\4FE
光束整形器
iBk1QRdn
直径:2mmx2mm
@6Z6@Pq(xQ
形状:圆形
IOY<'t+
相位级次:16
(z:qj/|
CsJ&,(s(
M%bD7naBq
3.建模任务:入射光场
+W"DN5UV
^g=j`f[T
高斯准直激光光束的光束参数
=J`M}BBx
PU-L,]K
• 波长:632.8nm
s]pNT1,
• 激光光束直径(1/e2):1mm
y=2nV
g'NR\<6A
o|APsQE
~{ucr#]C
4.建模任务:期望输出光场
Prrz>
O jH"qi
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
[$@EQ]tt/
L=gG23U&
• FWHM-直径:0.5mm
)T@?.J`
• 边缘宽度:50um
?(Xy 2%v
• 效率:>95%
N_E)f
• 信噪比(SNR):>30dB
SM4'3d&mf
• 杂散光:<5%
y$9XHubu
L|p+;ex
p2hPLq
E-deXY
5.设计方案
A+KpECP
$mxl&Qr>Q;
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
gkDXt^Ob
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
r`sG!
~ E n'X4
ft$!u-`
Q"K`~QF"
6. 衍射光束整形器会话编辑器
;P^}2i[q>[
0*]ZC'pm
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
Y+gNi_dE
• 用户必须输入所需的信息
A#gy[.Bb
- 入射场
l)f 2T@bHl
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
/k KVIlO
- 系统参数
.ZupsS9l
- 制造条件
+&.39q!
NCVhWD21|
<CWOx&hr
$49;\pBZl
7.设计过程
4$+/7I \
_ Gkb[H&RZ
s14ot80)
QzY5S0
UYGO|lkEU
]+Z,HY@;-
设计和优化过程由两步完成:
cA~bH 6
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
MC1&X'
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
B;t{IYhq{
f.:0T&%G
8.系统模拟
\^dYmU
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
'/3\bvZ
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
]?_V+F
• 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。
QG5c>Q
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
c1<jY~U
A~;+P
EJ(z]M`f
#<vzQ\~Y
9. 初始几何光学设计的结果
8Rnq &8A
EQX?Zs?C
=cI> {
C#.27ah
感兴趣的优化函数
:q$.=?X3
• 效率满足(>95%)
%F(lq*8X
• 信噪比不满足(<30db)
Q 822 #
• 杂散光不满足(>5%
8COGe=+o
5s<.qDc
8aVj@x$'
H<
10. 后续IFTA优化后的结果
1_>w|6;e
[ub)`-6 u
^39?@xc@
1%7zCM0s
k;HI-v
_8wT4|z5
感兴趣的优化函数
kZ=yb-~
• 效率满足(>95%)
,S1'SCwVdJ
• 信噪比满足(<30db)
BX2}ar
• 杂散光满足(<5%)
e'~<uN>
ygxaT"3"=
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。
70Ei<
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
'&Tz8.jp~
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
6\x/Z=}L
• 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。
72dd%
• 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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