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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。
*0{MAm
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。
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W0tBF&E"
2.模拟任务
MFX&+c
yZHQql%J O
DOE:
H|0B*i@81
相位型衍射
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光束整形器
(Ew o
直径:2mmx2mm
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形状:圆形
_8\Uukm
相位级次:16
&|%z!x6 f
?XsL4HIx
y 97QqQ^
3.建模任务:入射光场
Z@ h<xo*r
v 8{oXzyy
高斯准直激光光束的光束参数
'gUHy1p
TnL%_!V!
• 波长:632.8nm
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• 激光光束直径(1/e2):1mm
}n6BI}n
zVxiCyU
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bsM`C]h&
4.建模任务:期望输出光场
~IE:i-Kz
8Qu7x[tK?
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
1:My8
s?~Abj_
• FWHM-直径:0.5mm
!aa^kcEjnL
• 边缘宽度:50um
RduA0@g0
• 效率:>95%
+SPC@E_v
• 信噪比(SNR):>30dB
%!(6vm>8
• 杂散光:<5%
#$jAGt3^BT
gD=s~DgN)
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TnM}|~V
5.设计方案
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• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
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• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
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Ng'f u|
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
. Nog.
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• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
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- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
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- 制造条件
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EoQ.d|:g
J'@I!Jc
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7.设计过程
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K/MIDH
S_?}H
He#+zE;
N:L<ySJ7
设计和优化过程由两步完成:
V_+3@C
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
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2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
~JC``&6E=}
l*nSgUg
8.系统模拟
Oo7n_h1
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
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• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
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• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
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• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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9. 初始几何光学设计的结果
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T+sO(;
F>^k<E?,C
感兴趣的优化函数
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• 效率满足(>95%)
K<s\:$VVh
• 信噪比不满足(<30db)
OmU.9PDg-
• 杂散光不满足(>5%
OY[N%wr!
m{b(^K9}
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10. 后续IFTA优化后的结果
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ty-4yK#
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)
|W#^L`!G
• 杂散光满足(<5%)
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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。
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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。
F'SOl*v(s5
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
eQC`e#%
• 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。
i ;X'1TN(y
• 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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