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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" l~=1Dr
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。
iCHZ{<k
c(~M<nL0
2.模拟任务
IL~yJx_11
YziQU_
DOE:
tpVtbh1)u
相位型衍射
gt ?&!S^
光束整形器
CzK X}
直径:2mmx2mm
Jn&(v"_
形状:圆形
EH[ ?*>+s
相位级次:16
0}ZuF.
Wbc %G8
E/am^ TO`
3.建模任务:入射光场
o(a*Fk$
Z?b. PC/
高斯准直激光光束的光束参数
v\<`"
bi_R.sfK&
• 波长:632.8nm
_[<I&^%
• 激光光束直径(1/e2):1mm
UVUHLu|^
SVR AkP-
'Hq}h)`
{!,+C0
4.建模任务:期望输出光场
_Q7)FK
RpreW7B_Q*
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
_x:K%1_[
dx~F [
• FWHM-直径:0.5mm
Wl*\kQ}U
• 边缘宽度:50um
6=zme6D
• 效率:>95%
2Gj&7A3b
• 信噪比(SNR):>30dB
jW6@U%[!b
• 杂散光:<5%
5ogbse"
k<St:X%.O
Qdtfi1_Y1
tkd2AMkh!
5.设计方案
HezCRtxRcc
oc15!M3$
• 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)。
Wima=xYe\5
• 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)。
Z(V4"x7F
?1[go+56X
{}.c.W+
|S.-5CAh4
6. 衍射光束整形器会话编辑器
j\W+wnAgk
J${wU@_%
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
2Ay2 G-
• 用户必须输入所需的信息
"=qdBG9
- 入射场
+tuC845
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
F[J;u/Z
- 系统参数
mxXQBmW
- 制造条件
0z,c6MjM+
v!W,h2:J
;ymUMQ%;/
rMI:zFS
7.设计过程
/at#[Pw~01
z`/v}'d[X
`OBDx ^6F
{gJOc,U4b
ov?>ALRg
V{(ve#y7`{
设计和优化过程由两步完成:
bd%/dr
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
vuD tEz
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
a1s=t_wT
W/+|dN{O+g
8.系统模拟
(0Y6tcV]R
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
i8dv|oa
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
Q~`]0R159e
• 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。
M34*$>bk
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
^d!-IL_
6W~F nJI
Iy"
}n8,Ga%
9. 初始几何光学设计的结果
-N9U lW2S
Yj;$hV8j(
B:Msn)C~
WM9QC59
感兴趣的优化函数
Ll&Y_Ry
• 效率满足(>95%)
Ff.gRx
• 信噪比不满足(<30db)
+8v!vuO'
• 杂散光不满足(>5%
B<+}_3.
{GZHD^Ce
8_W<BXW
Ib]{rmaP
10. 后续IFTA优化后的结果
tz2`X V{
xUj[ d(q
\Q]2Zq
VNaa(Q
:0V <
, Lhgv1
感兴趣的优化函数
N!$y`nwiw'
• 效率满足(>95%)
ba|~B8rII[
• 信噪比满足(<30db)
mM>{^%2Q:
• 杂散光满足(<5%)
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,sXa{U
11.总结
iv\?TAZC
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
,HR~oT^
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
o9>r -
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
nB"q
• 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。
~M+|g4W%
• 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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