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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(75)/
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。
2P2/]-6s#r
{jOV8SVL
2.模拟任务
B*&HQW *u
SK t&BnW
DOE:
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相位型衍射
&b9bb{y_$K
光束整形器
|?<^4U8
直径:2mmx2mm
.~7:o.BE`n
形状:圆形
91\]Dg
相位级次:16
u )kQ*&
6)[gF1
HC(7,3
3.建模任务:入射光场
O%*:fd,o-
JN> h:
高斯准直激光光束的光束参数
6S&OE k
)JXy>q#
• 波长:632.8nm
!~fy".|x
• 激光光束直径(1/e2):1mm
{pz7ADK<
NT;cTa=;
fX{Xw0
l dw!G/
4.建模任务:期望输出光场
O\q-Ai
4`'V%)M
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
s7"5NU-
?L+|b5RS
• FWHM-直径:0.5mm
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• 边缘宽度:50um
i<-a-Z+^
• 效率:>95%
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• 信噪比(SNR):>30dB
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• 杂散光:<5%
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5.设计方案
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• 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)。
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Y{g[LG`U
}S 6h1X
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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
Mk8k,"RG&Z
- 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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u-@;Q<v$
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7.设计过程
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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。
FB2{qG3
<z8z\4Hz
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。
TUq ,
• 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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Oar%LSkPRz
4"#F=f0
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9. 初始几何光学设计的结果
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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)
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• 杂散光不满足(>5%
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/$^SiE+N
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10. 后续IFTA优化后的结果
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)i[K1$x2
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pV*d"~T
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感兴趣的优化函数
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• 效率满足(>95%)
B C R]K
• 信噪比满足(<30db)
,.AXQ#~&`
• 杂散光满足(<5%)
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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。
e}ivvs2
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
GQ}R xu]
• 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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