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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。
TS<uBX
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。
(gv ~Vq
{ e%
2.模拟任务
5{|\h}
+#<"o#gZ
DOE:
{*CLWs4
相位型衍射
9qQFIw~S
光束整形器
s2ys>2k
直径:2mmx2mm
FR@ dBcJUU
形状:圆形
HCifO
相位级次:16
*ha9Vq@X
!kfnqe?|
DDhc ^(
3.建模任务:入射光场
{#y HL
]H[FZY
高斯准直激光光束的光束参数
ARu^hz=
2'r8#,)
• 波长:632.8nm
, 0rC_)&B
• 激光光束直径(1/e2):1mm
u$[T8UqF
7iKbd
t(MlZ>H
&WHEP dD
4.建模任务:期望输出光场
=;$&:Zjy/%
;mb 6i_
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
f i!wrvO
!J'xk
• FWHM-直径:0.5mm
/bylA`IMW
• 边缘宽度:50um
{w^flizY
• 效率:>95%
[P{Xg:0
• 信噪比(SNR):>30dB
\9/n~/{
• 杂散光:<5%
Zy7@"C
EX&y !
_H8)O2mJ
(|5g`JDG
5.设计方案
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u-k?ef
• 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)。
xI~\15PhG
• 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/O(EW#=8
Qg _?..%
D_9/|:N:
Z9aDE@A
6. 衍射光束整形器会话编辑器
>)pwmIn<
W# y)ukRv
• 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
+TAm9eDNV
- 入射场
]@?3,N
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
($W9 ?
- 系统参数
km<~Hw>Z
- 制造条件
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3nK'yC
G%kXr$?W
KQ9:lJKr
7.设计过程
`g :<$3}
l2`8]Qr
iZyk2kc
rjR
uV 6f~cQ
PUYo >eB)0
设计和优化过程由两步完成:
KuI>:i;
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
dadMwe_l0
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
$oua]8!
0`ib_&yI
8.系统模拟
aQ~x$T|
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
!6 $>|
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
v}Aw!Dv/
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
Ixec]UOS
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
X7 ZaQ .
>Ia(g0
2.lnT{
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9. 初始几何光学设计的结果
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p$%h!.~99T
sw@2 ?+
Dps{[3Y+
感兴趣的优化函数
PvB?57wkF
• 效率满足(>95%)
YJ6vyG>%C
• 信噪比不满足(<30db)
Ti/iD2g
• 杂散光不满足(>5%
,/ig8~u'c
;_SS3q
&S-& 'ZAY
q}1$OsM
10. 后续IFTA优化后的结果
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s,29_z7
QJE-$ :
7lj-Z~1
&+^ # `nq
`x#~-
感兴趣的优化函数
$tKATL*
• 效率满足(>95%)
eS=k 48'U
• 信噪比满足(<30db)
^/BE=$E\
• 杂散光满足(<5%)
1!C,pXU#:
#&:nkzd
11.总结
vp|=q;Q%r
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
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• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
[O)Zof
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
*Fc&DQT(
• 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。
ppD~xg]
• 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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