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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。
A$G>D3
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。
a5o&6 _
TqK`X#Zq
2.模拟任务
0sW=;R2
i,>yIPBU!
DOE:
X 10(oT
相位型衍射
gE^ {@^
光束整形器
'6*^s&H~
直径:2mmx2mm
qn}w]yGW
形状:圆形
p(/PG+
相位级次:16
X $LX;Lv
8:c[_3w
~0 <?^
3.建模任务:入射光场
j!9p#JK#u
@O b$w1c
高斯准直激光光束的光束参数
r(./ 00a
[4'C4Zl
• 波长:632.8nm
\vbU| a
• 激光光束直径(1/e2):1mm
l@vau pg
dXgj
uxF88$=!t
SBo>\<@
4.建模任务:期望输出光场
D4%5T>^LW[
wS"[m>.{v
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
5tI4m#y2
qCg`"/0
• FWHM-直径:0.5mm
p$dVGvM(
• 边缘宽度:50um
9dl\`zlA*
• 效率:>95%
Vrl)[st!;I
• 信噪比(SNR):>30dB
CHp`4
• 杂散光:<5%
Gv(bD6Rz
t_1a.Jv
+grIw#j
^Nl)ocHv!
5.设计方案
Dpp3]en.
a=bP
• 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)。
;=piJ%k
• 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)。
"X~ayn'@w,
.RocENO0
S\2QZ[u
y&T(^EA;
6. 衍射光束整形器会话编辑器
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e R"XXF0u
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
9B&QY 2v
• 用户必须输入所需的信息
e _\]Q-
- 入射场
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- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
AA&398F
- 系统参数
i1RU5IRy|j
- 制造条件
+!9&E{pmo
m~Q]#r
MkJ}dncg*
t]1j4S"pm
7.设计过程
N\XZ=t^h(
T;D`=p#
[9S\3&yoh
C 9IKX
F?=(4Pyvu
/5M@>A^?'
设计和优化过程由两步完成:
Z'c{4b`N
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
t/z]KdK P
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
-AwR$<q'
W70J2
8.系统模拟
Ql8E9~h
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
/VB n
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
ct='Z E
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
-FA]%Pl<'
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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AD$k`Cj
Iw(2D(se
h*2Q0GRX
9. 初始几何光学设计的结果
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jSbO1 go#
I,dH\]^h=
4Fhiac
感兴趣的优化函数
Kl.xe&t@j
• 效率满足(>95%)
zA[6rYXY
• 信噪比不满足(<30db)
O[[:3!6q
• 杂散光不满足(>5%
[AE-~+m)^
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H|>dF)%pj
10. 后续IFTA优化后的结果
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l{wHu(1
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H?tonG.^(
{`fhcEC
感兴趣的优化函数
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• 效率满足(>95%)
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• 信噪比满足(<30db)
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• 杂散光满足(<5%)
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X~XpX7d!
11.总结
>*rsR R
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
vH_QSx;C#
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
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• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
Y%!3/3T
• 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。
D*3\4=6x
• 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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