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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。
SgWLs%B
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。
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2RU/oqmR
2.模拟任务
6fm oIK{
5E#8F
DOE:
-5b#w"^w^
相位型衍射
Eo`'6 3
光束整形器
%$<v:eMAs
直径:2mmx2mm
.~a.mT
形状:圆形
/g>]J70
相位级次:16
/[qLf:rGI
TV Zf@U
hg7_ZjO
3.建模任务:入射光场
YJ!jdE}
$ghlrV;:ct
高斯准直激光光束的光束参数
(GoxiX l
OI,F,4e
• 波长:632.8nm
~}_S]^br
• 激光光束直径(1/e2):1mm
U6F7dT
2"QcjFW%
l(pP*2
%0zp`'3Y
4.建模任务:期望输出光场
Nh01NY;
pK"iTc#\X
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
~#dfZa&
)+Yu7=S
• FWHM-直径:0.5mm
Y%!k'\n[2
• 边缘宽度:50um
4nXemU=
• 效率:>95%
lot;d3}
• 信噪比(SNR):>30dB
y5j ;Daq
• 杂散光:<5%
Gs>4/
;v!Ef"E|cV
BS2'BS8
5`6U:MDq
5.设计方案
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.)E1|U[L
• 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)。
Uuktq)NU
q>6RO2,
,ZZ5A;)
iX6*OEl/Q
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。
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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
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- 制造条件
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7.设计过程
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FzF#V=9lP
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)K]<\Q[
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设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
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2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
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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。
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• 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。
55Xfu/hQ
• 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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Y pvFv-
uM[[skc
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9. 初始几何光学设计的结果
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O`_]n
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pIPjTQ?cq
感兴趣的优化函数
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• 效率满足(>95%)
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• 信噪比不满足(<30db)
u&'&E
• 杂散光不满足(>5%
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91ec^g
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10. 后续IFTA优化后的结果
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d3 p;[;`
-];Hb'M.!e
感兴趣的优化函数
&>Z p}.V
• 效率满足(>95%)
85](,YYz
• 信噪比满足(<30db)
h[]3#
• 杂散光满足(<5%)
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6M bMAh5>
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。
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• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
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• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
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• 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。
u2 U4MV1C
• 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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