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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。
'Ya- ;5Y]
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。
b@1";+(27
WoMMAo~
2.模拟任务
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?rwHkPJ{*
DOE:
fVBu?<=d
相位型衍射
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光束整形器
hniTMO
直径:2mmx2mm
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形状:圆形
3DrW[\
相位级次:16
Mw $.B#
nqujT8
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3.建模任务:入射光场
cp 7;~i3
fPsUIlI/A
高斯准直激光光束的光束参数
u&Y1,:hiL
`>$l2,
• 波长:632.8nm
{[FJkP2l
• 激光光束直径(1/e2):1mm
!%yd'"6Dl
^F$iD (f
1A9Gf
v%2Jm!i+
4.建模任务:期望输出光场
Q%RI;;YyA
T;JA.=I
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
PxZMH=
AQz&u
• FWHM-直径:0.5mm
A&;Pt/#'
• 边缘宽度:50um
@$d_JwI
• 效率:>95%
h]okY49hY
• 信噪比(SNR):>30dB
'ZQR@~G
• 杂散光:<5%
p[gq^5WuC
N]@e7P'9F
V\><6v
IDv|i.q3
5.设计方案
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,!g%`@u
• 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)。
E?P:!V=_
• 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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GGwHz]1L
BnLE+X
(&Z`P
6. 衍射光束整形器会话编辑器
2(sq*!tX
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• 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
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- 入射场
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- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
['n;e:*
- 制造条件
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,=kQJ|
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7.设计过程
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{]\!vG6
^aG=vXK`b
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UN*XLHio
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设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
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2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
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K+_$ WT_
8.系统模拟
_mw(~r8R
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
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• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
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• 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。
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• 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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p$cSES>r:
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9. 初始几何光学设计的结果
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`<L6Q2Y>j
感兴趣的优化函数
L>mv\D;o.
• 效率满足(>95%)
`n!<h,S'2
• 信噪比不满足(<30db)
Lc<C1I 5=
• 杂散光不满足(>5%
"K8<X
Sgt@G=_o
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10. 后续IFTA优化后的结果
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`8 Dgk}
^r<bi%@C$
H[{ch t h
J8"Cw<=O
ega< {t
感兴趣的优化函数
S/ Y1NH
• 效率满足(>95%)
7='M&Za
• 信噪比满足(<30db)
v?\bvg\E
• 杂散光满足(<5%)
R9->.eE
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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。
'~E&^K5hr
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
\DE`tkV8
• 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。
$siiG|)C1
• 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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