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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。
C]'g:93L
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。
YZGS-+
ALd]1a&
2.模拟任务
#SQvXMT
3@)obb
DOE:
8?7kIin
相位型衍射
0||"r&:X
光束整形器
EqnpMHF
直径:2mmx2mm
bar0{!Y"
形状:圆形
L)F1NuR
相位级次:16
hOPe^e"
W|dpFh`
j1YH9T#|D
3.建模任务:入射光场
*bA+]&dj\
@P:R~m2
高斯准直激光光束的光束参数
8xF)_UV
Xsd$*F@<
• 波长:632.8nm
c^=R8y-N
• 激光光束直径(1/e2):1mm
|3{+6cg
J/'M N
Yb[n{.%/g
;8P_av}C
4.建模任务:期望输出光场
ZXsYn
)O3jQ_q=
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
X9fNGM1
G#H9g PY
• FWHM-直径:0.5mm
z)lM2x>|*
• 边缘宽度:50um
ljPq2v ]
• 效率:>95%
3;*z3;#}
• 信噪比(SNR):>30dB
l'U1 01M>F
• 杂散光:<5%
Y4#y34We
D_d|=i
Ic'Q5kfM
eZg$AOpU
5.设计方案
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~,ynJ]_aJB
• 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)。
W h| L
• 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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(w+%=z"M
,"Tjpdf
TPHYz>D]
6. 衍射光束整形器会话编辑器
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• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
IX9K.f
• 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
2"@Ft()]
- 制造条件
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6lsL^]7
yRC3 .[
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7.设计过程
&<Mt=(qY1
nq'M?c#E
e*:}$u8a
exQ#<x*
0Uw ^FcW
lUv =7" [
设计和优化过程由两步完成:
vU!8`x)
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
?; [ T
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
S[mM4et|
V&i2L.{G)
8.系统模拟
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• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
=_ y\Y@J
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
7^MX l
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
T C8`JU=wV
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
Vl<9=f7[
RN[]Jt#6
\jyjQ,v)
QU/fT_ORw
9. 初始几何光学设计的结果
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q[ULGv
>)Gd:636+
s<vs:jna
感兴趣的优化函数
:CaTP% GW
• 效率满足(>95%)
-U-P}6^
• 信噪比不满足(<30db)
9t K>gwb
• 杂散光不满足(>5%
#Fs|f3-@
#Qh>z%Mn^3
:l,OalO
yNa;\UF
10. 后续IFTA优化后的结果
`T"rG}c
LjaGyj>)
*Qkc[XHqy
_BS 9GB
m`6VKp{YD
-(#-I$z
感兴趣的优化函数
:#u}.G
• 效率满足(>95%)
^.goO]
• 信噪比满足(<30db)
CPviR<ms_
• 杂散光满足(<5%)
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>(3\kiYS
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。
s-rfS7;
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
r:&|vP
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
zO~9zlik
• 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。
K |*5Kwi
• 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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