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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。
W=M&U
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。
sN|-V+7&j
hY+3PNiI@
2.模拟任务
S`2M QL
Y<TlvB)w
DOE:
Jpg_$~k
相位型衍射
SdC505m0*
光束整形器
'KpCPOhfR
直径:2mmx2mm
y2>v'%]2
形状:圆形
C&D]!ZvF
相位级次:16
!_E E|#`n
ASY uZ
ju0]~,
3.建模任务:入射光场
/b6Y~YbgU
q_>DX,A
高斯准直激光光束的光束参数
7p3 ;b"'
AKx\U?ei7
• 波长:632.8nm
Ek_k_!
• 激光光束直径(1/e2):1mm
&=fBqod
Lv,~M f1|
[?Y u3E\
3Zg=ZnF
4.建模任务:期望输出光场
]n?a h
R4!qm0Cd
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
QNFA#`H
#W 1`vke3
• FWHM-直径:0.5mm
R*.XbkW~
• 边缘宽度:50um
oV?tp4&
• 效率:>95%
mhJ>5z
• 信噪比(SNR):>30dB
(HLy;^#R
• 杂散光:<5%
:eS7"EG{3
%_M B-
qA9*t
L6BHh_*E
5.设计方案
kr8NKZ/
Xfx(X4$ 9
• 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)。
U"-mLv"|
• 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)。
>IfJ.g"
YV-2es+Bd
x)G/YUv76
pX6T7
6. 衍射光束整形器会话编辑器
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<y*#[:i
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
W~W^$A
- 入射场
Ec_ G9&
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
_kH#{4`Hw
- 系统参数
h1fJ`WT6,
- 制造条件
%'\D_W&
5 W(iU
tRbZ^5x\@
AEPgQ9#E
7.设计过程
4}580mBc
7`X"B*`~b
BOL_kp"
;oh88,*'
&>I8^i
LU?#{dZ
设计和优化过程由两步完成:
=6
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
zF)_t S
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
VmBLNM?
V$q%=Sip
8.系统模拟
ct~lt'L\
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
q>Px
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
ih+kh7J-
• 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。
@GnsW;$*~.
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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Z|8f7@k{|+
BD4.sd+H,
M*c\=(
9. 初始几何光学设计的结果
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Om}&`AP};
s ]QzNc
y9s5{\H
感兴趣的优化函数
ACyQsmqm:
• 效率满足(>95%)
B|, 6m 3.
• 信噪比不满足(<30db)
WR'A%"qBwi
• 杂散光不满足(>5%
}=f}@JlFB
,nHz~Xi1t
g LpWfT29V
X]1ep
10. 后续IFTA优化后的结果
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zZiB`%
?erDP8
+IS$Un
Rdnd|
`gss(o1}
感兴趣的优化函数
v(: VUo]H
• 效率满足(>95%)
;U7\pc;S
• 信噪比满足(<30db)
]/$tt@h
• 杂散光满足(<5%)
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m
11.总结
~{5%~8h.0r
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
PTePSj1N
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
YF:NRY[i
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
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• 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。
fi?[ e?|c@
• 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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