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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。
Gw$sL&1m\
展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。
D %`64R
%7PprN0>
2.模拟任务
J2`b:%[
-k p~pe*T
DOE:
.oq!Ys4KA
相位型衍射
7)IBIlV
光束整形器
,Z;z}{.hq
直径:2mmx2mm
Q)c$^YsI
形状:圆形
aPq9^S*
相位级次:16
,x?H]a)
_$me.
x7X"'1U
3.建模任务:入射光场
oVsj Q
4-4lh TE(
高斯准直激光光束的光束参数
Ek +L"7
9lA@ K[
• 波长:632.8nm
j[XA"DZR<
• 激光光束直径(1/e2):1mm
?gb"S,
?=]`X=g6
nu] k<^I5|
\#[W8k<Z
4.建模任务:期望输出光场
8x jJ
W>Y8 u8
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
z[DUktZl
PXcpROg56
• FWHM-直径:0.5mm
eB78z@
• 边缘宽度:50um
Wiqy".YY
• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
C|Bk'<MI
• 杂散光:<5%
2*Uwp;0
.*>LD
!ZbNW4rIP
0K'lr;
5.设计方案
:4h4vp<
GA{>=Q_~
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
v#.FK:u}
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
xDu11W+g
kL^;^!Nt
!Y-MUZ$f
+15j^ Az
6. 衍射光束整形器会话编辑器
5M{N-L_eC
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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
g*ES[JJH&
- 入射场
D5)qmu
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
[] 0`>rVq
- 系统参数
|v8 >22y
- 制造条件
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n<Z;Xh~F
Mk= tS+
y-}lz#N
7.设计过程
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K;G1cFFyG
a=k+:=%y
r!yrPwKL
UuAn`oYhV
%96JH YcX
设计和优化过程由两步完成:
<\?ySto
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
$Ha?:jSc
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
WUAjb,eo
o(>!T=f
8.系统模拟
|Wj)kr !|
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
#O^H?3Q3
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
$} l0Nh'Eu
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
3j0/&ON
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
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wCeSs=[
*D F5sY
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9. 初始几何光学设计的结果
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M{zzXE[@
`8\pihww
b=-<4Vu*\
感兴趣的优化函数
Kom$i<O?48
• 效率满足(>95%)
ZP*Hx %U
• 信噪比不满足(<30db)
zUXqTcj
• 杂散光不满足(>5%
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I'BoP
BkA>':bUr
B[C2uVEX:
10. 后续IFTA优化后的结果
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dI-=0v-|
CBs0>M/
&pK1S>t
j)C%zzBu(
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感兴趣的优化函数
f`p`c*
• 效率满足(>95%)
f&H):.
• 信噪比满足(<30db)
>AV-i$4eQ@
• 杂散光满足(<5%)
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B!!xu
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。
Ne@Iv)g?
• 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。
s41<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。
DuZ51[3_L
• 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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