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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。
jftoqK- p
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。
\Rop~gD
aPaGnP:^
2.模拟任务
BL6t>
A"FlH:Pn
DOE:
J:Uf}!D
相位型衍射
'F^nW_ryW
光束整形器
Xjc{={@p3
直径:2mmx2mm
\](IBI:
形状:圆形
_@jBz"aq\
相位级次:16
c%c/mata?
ww82)m8
.j:[R.
3.建模任务:入射光场
cZT;VmC
@kC>+4s!
高斯准直激光光束的光束参数
|rkj$s,
R X:wt
• 波长:632.8nm
!xyO
• 激光光束直径(1/e2):1mm
"&%: 9O
`W< 7.
#=UEx
|2(z<b&y=
4.建模任务:期望输出光场
2j8^Z
)nU%}Z
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
Oi +(`
Xm&L@2V
• FWHM-直径:0.5mm
rXXIpQRi$S
• 边缘宽度:50um
aG;6^$H~
• 效率:>95%
epp ;~(xr
• 信噪比(SNR):>30dB
Vd^_4uqnV
• 杂散光:<5%
).@8+}`
J"'2zg1&
ysD@yM,
6z@OGExmd#
5.设计方案
rRyBGEj
n-[J+DdB
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
::Y
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
;%P$q9*C
J&%vBg^
|4//%Ll/
{^gbS
6. 衍射光束整形器会话编辑器
jXq~ x"(
}7YDe'5V
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
e_s9E{(
• 用户必须输入所需的信息
K}ACZT)Wp
- 入射场
6T{Zee
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
x \B!0"~
- 系统参数
#=/eu=
- 制造条件
(v(!l=3
&\8.y2=9p
9{@ #tx
""l_&3oz
7.设计过程
*%_:[>
3)v6N_
Dgh|,LqUB
Q#P=t83
Dt?O_Bdv[
z52T"uW
设计和优化过程由两步完成:
0/P!rH9
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
eA9U|&o
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
*A}QBZ
g/,fjM_
8.系统模拟
>ijFQ667>j
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
% INRds
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
H6?ZE
• 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。
32jOs|<\
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
1L1_x'tT%
<y5V],-U
)\_xB_K\
G|FF
9. 初始几何光学设计的结果
8>a/x ,
fU^B 3S6X
k+S+: 5
+4^XFPq~
感兴趣的优化函数
Ti`<,TA54
• 效率满足(>95%)
'Y3>+7bI
• 信噪比不满足(<30db)
r4caIV
• 杂散光不满足(>5%
P{mV
K;;Q*NN-
Ge$cV}
UI|L;5
10. 后续IFTA优化后的结果
+aRjJ/*
EB jiSQw
Nw $io8:d
T.="a2iS2
}/BwFB+(/
s`Fv!
感兴趣的优化函数
:7%JD .;W
• 效率满足(>95%)
*)"U5A/v)
• 信噪比满足(<30db)
Yu=4j9e_mG
• 杂散光满足(<5%)
L^rtypkJ
quk~z};R>\
11.总结
]YkF^Pf!v
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
.E!7}O6
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
$+Ke$fq.>
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
(WiA
• 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。
W+PAlsOC
• 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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