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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。
q?bKh*48
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。
BFn4H%1
NRDXWscb
2.模拟任务
(Kb_/
$`6Q\=*R/
DOE:
u/(~ewI
相位型衍射
((mR'A|`
光束整形器
,V.Bzf%=O
直径:2mmx2mm
K%WG[p\Eu
形状:圆形
0vrx5E!
相位级次:16
eR>|1s%^
fOt?2Bh
IT:8k5(L5j
3.建模任务:入射光场
<7Ry"z6g;
B*AB@
高斯准直激光光束的光束参数
JXF0}T)C
x<\5Jrqt
• 波长:632.8nm
57[tUO
• 激光光束直径(1/e2):1mm
lAJP X
*IWWD\U
(qDPGd*1
\IO<V9^L
4.建模任务:期望输出光场
AS/z1M_U
PM`iqn)@
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
JiFB<Q\
*NCkC ~4
• FWHM-直径:0.5mm
3wN{k\ns
• 边缘宽度:50um
=buarxk
• 效率:>95%
IZ<Et/3H
• 信噪比(SNR):>30dB
_f"KB=A_x
• 杂散光:<5%
N^4CA@'{
<kKuis6h
d'@i8N["{
wWQt
5.设计方案
bMB*9<c~
KW(^-:wmr
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
F+)g!NQZ
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
^J'O8G$
'Lh nl3
8(g}/%1mt3
^Q9K]Vo
6. 衍射光束整形器会话编辑器
Zmm6&OZ%
z&yVU<;
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
m=rMx]k
• 用户必须输入所需的信息
l~mj>$
- 入射场
y+h/jEbM</
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
i,,mt_/,
- 系统参数
9r>iP L2H
- 制造条件
PLq]\y
Oj '^Ww m
+2>, -V
ySHpN>U
7.设计过程
kQ"Ax? b
39A|6>-?
C!Jy;Z=+u
BmaY&?
']N\y6=fn9
@(IA:6GN
设计和优化过程由两步完成:
Q)\[wYMt
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
1n[wk'}qf4
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
k ~4o`eA
Z/q'^PB p
8.系统模拟
>7z(?nQYT^
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
9'p*7o
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
vhzz(UPUt
• 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。
'sTc=*p/
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
JOyM#g9-?
89t"2|9 u
{\X$vaF
@2`nBtk
9. 初始几何光学设计的结果
$ago
KN&|&51p}
8:2Vib$
} ?MbU6"
感兴趣的优化函数
1GPBqF
• 效率满足(>95%)
X{ :3UTBR
• 信噪比不满足(<30db)
K5z<n0X ~
• 杂散光不满足(>5%
Yp\Y]pym
eI%kxqc
uX%$3k
?Ss~!38
10. 后续IFTA优化后的结果
lq a~ZF*
E33WT{H&_'
7~;)N$d\
\ 7IT[<Se
h92KU
9W-1P}e,
感兴趣的优化函数
GL,[32~C
• 效率满足(>95%)
7 4&{GCL
• 信噪比满足(<30db)
#w8.aNU+]
• 杂散光满足(<5%)
+|x%a2?x:
B>sQcZ:
11.总结
rq1zvuUx
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
M#Q"h5l
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
:^`WrcOJ
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
%a:T9v
• 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。
|C5{[ z
• 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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