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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。
$@Zb]gavt?
展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。
Lg|j0-"N
V%dMaX>^i
2.模拟任务
1Ls@|
k7>* fQ89@
DOE:
idvEE6I@
相位型衍射
].pz
光束整形器
8<0H(lj7_
直径:2mmx2mm
EyI 9$@4
形状:圆形
4?><x[l2{
相位级次:16
i|Lir{vW
eT[,k[#q
s!nFc{
3.建模任务:入射光场
# Fw<R'c
~e{AgY)
高斯准直激光光束的光束参数
qnyFRPC
M7Cq)cT
• 波长:632.8nm
v+znKpE
• 激光光束直径(1/e2):1mm
kGc;j8>."
@7 &rDZ
kWjCSC>jA
YTL [z:k}
4.建模任务:期望输出光场
7~C@x+1S/
Zla5$GM
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
]?#f=/
z(g4D!
• FWHM-直径:0.5mm
Ec8Y}C,{7<
• 边缘宽度:50um
eqD%Qdx
• 效率:>95%
P-K\)65{Y
• 信噪比(SNR):>30dB
FfI$3:9
• 杂散光:<5%
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!lm^(SSv
KqcelI?-I
J^hj R%H
5.设计方案
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• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
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• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
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Z?oFee!4
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
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- 入射场
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- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
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- 系统参数
vs{i2!^
- 制造条件
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8yOzD
:)g=AhBF
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7.设计过程
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09_3`K.*
|D$U{5}Mv
8n?P'iM
"@ Zy+zLU
设计和优化过程由两步完成:
C;oP"K]4=
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
#i7!
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
&~6Z)}
NlU:e}zGR
8.系统模拟
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• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
uDafPTF
• 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。
wDem }uO
• 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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`;(/Wh
:)q/8 0@
4_&$isq
9. 初始几何光学设计的结果
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bG^E]a/D
x,2+9CCU
@>qzRo
感兴趣的优化函数
#fG!dD42
• 效率满足(>95%)
.m7iXd{
• 信噪比不满足(<30db)
k^C;"awh
• 杂散光不满足(>5%
}qmZ
[\V]tpl!
jzI\Q{[m'
e&8pTD3
10. 后续IFTA优化后的结果
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ro}plK(<WQ
UQPd@IVu6
Mn7 y@/1
zO9$fU
*.Y!ZaK
感兴趣的优化函数
w<J$12 "p+
• 效率满足(>95%)
j &,vju
• 信噪比满足(<30db)
gEO#-tMjOQ
• 杂散光满足(<5%)
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_"%d9B
11.总结
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• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
6%U1%;
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
I =qd\
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
Z A1?'
• 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。
G&/}P$
• 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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