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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。
=((#k DrN
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。
:Q"]W!kCs
_=8x?fC:rl
2.模拟任务
*tO7A$LDT
pzH N:9r
DOE:
H/YZwDx,i
相位型衍射
Q]A;VNx
光束整形器
}n oI2.-#
直径:2mmx2mm
8E ^yHd4Y
形状:圆形
T)qD}hl
相位级次:16
P$4G2>D8dg
wSBDJvI
kuqf(
3.建模任务:入射光场
Mq8jPjL
Z@=#ry
高斯准直激光光束的光束参数
^LX1&yT@
X~G!{TT_x6
• 波长:632.8nm
FhHcS>]:.
• 激光光束直径(1/e2):1mm
`c ^2
/T!S)FD\/v
Z>{3t/`
-P^ 6b(
4.建模任务:期望输出光场
|ffM6W1:
ehPrxIyC
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
4&2aJ_ 2y
2r^|
• FWHM-直径:0.5mm
%c*azo.
• 边缘宽度:50um
;|5m;x/a
• 效率:>95%
^Bf@ I
• 信噪比(SNR):>30dB
F\yxXOI
• 杂散光:<5%
CD;C z*c
}PTYNidlR
+'Ec)7m
06|+_
5.设计方案
a2 e-Q({
qCi6kEr
• 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)。
J]^)vxm3
• 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)。
$*tq$DZ4&
@2yi%_]h
y2bL!Y<s9
^F"Q~?D)
6. 衍射光束整形器会话编辑器
yZE"t[q#O
]L@VpHEj
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
C0eP/d
• 用户必须输入所需的信息
W2e~!:w
- 入射场
'5\7>2fI
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
( 6|S42
- 系统参数
(iXo\y`z
- 制造条件
(p08jR '5
&`[y] E'
{f3&s4xj=
t."hAvRL
7.设计过程
2"*7HS
9=p^E# d
D<B/oSy
@0S3`[/U
wg\*FfQn
RsIR}.*
设计和优化过程由两步完成:
ua#sW
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
&^KmfT5C
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
f0] 8/)
5}@6euT5$
8.系统模拟
>DeG//rv
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
,iY/\ U''
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
qPY OO
• 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。
P~$FgAV
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
MQ>.^]B]o
!$P+hX`
_R-[*ucq
u;rK.3o
9. 初始几何光学设计的结果
Ao~ZK[u
,y@`wq>O
+ Bk" khH
*&]x-p1m
感兴趣的优化函数
SV*h9LL
• 效率满足(>95%)
O&YX V
• 信噪比不满足(<30db)
t>p!qKrE'J
• 杂散光不满足(>5%
chv0\k"'
G66A]FIg
1sKKmtgH
V~ph1Boz2
10. 后续IFTA优化后的结果
02OL-bv}HS
$xqI3UaX
{a-bew
D.elE:
wmbjL=f Ia
iy_'D
感兴趣的优化函数
6) {jHnk)
• 效率满足(>95%)
cz<8Kb/XV
• 信噪比满足(<30db)
foY=?mbL
• 杂散光满足(<5%)
ip6$Z3[)
l`D^)~o8
11.总结
3";Rw9
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
Zo`Ku+RL2'
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
Du@?j7&l=$
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
%%J)@k^vH
• 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。
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• 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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