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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。
-M(:z
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。
<0lfkeD
IJ=~hBI
2.模拟任务
b$M? _<G
KDCq::P<
DOE:
dIK!xOStA
相位型衍射
H!s &]b
光束整形器
Kh%9Oy
直径:2mmx2mm
WE=`8`Li
形状:圆形
1_yUv7uhX
相位级次:16
$XaZqzeVI
T}fo:aB}
oOSw>23x
3.建模任务:入射光场
RdvJA:;q
O5e9vQH
高斯准直激光光束的光束参数
Jzfzy0$
FK+jfr [
• 波长:632.8nm
O </<
• 激光光束直径(1/e2):1mm
YSeXCJ:Iy
Hk.+1^?%
8$@gAlI^
K);:+s-
4.建模任务:期望输出光场
/G</ [ N5
D'A)H
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
I`FH^=
9jJ&QACn
• FWHM-直径:0.5mm
8=<d2u'
• 边缘宽度:50um
[j-]n#E=9y
• 效率:>95%
8Zwq:lV Q
• 信噪比(SNR):>30dB
HnU}Lhjzj
• 杂散光:<5%
$|sRj!F
ZW*"Kok
9\|3Gm_
GHH1jJ_[7
5.设计方案
J6&;pCAi
1C'lT,twl
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
QT?fp >'
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
+D$\^ <#
"r.pU(uxt
u:"mq.Q
x|E$ f+
6. 衍射光束整形器会话编辑器
E!jM&\Z j
e7 5*84
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
!`Bb[BTf
• 用户必须输入所需的信息
2hu;N
- 入射场
O@?? NF6G
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
k\1q Jr
- 系统参数
A1Rt
- 制造条件
ezy0m}@
\ $z.x-U
mu|#(u
O`~T:N|D
7.设计过程
iK'bV<V&7
Exk[;lI
YVqhX]/
[%z~0\lu8
9C3q4.$D
RLecKw&1{3
设计和优化过程由两步完成:
zziuj s:
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
:] {+3A
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
MS><7lk-
,Q >u N
8.系统模拟
@dD70T
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
5\RKT)%X
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
FZb\VUmnV
• 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。
h7kGs^pP
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
w6v P a
|"vqM)V$
fg+Q7'*Vq
Y7]N.G3,]
9. 初始几何光学设计的结果
j`ggg]"&$
5;C+K~Y
= w_y<V4
l 0jjLqm:
感兴趣的优化函数
WF-B=BRZ
• 效率满足(>95%)
O0';j!?X
• 信噪比不满足(<30db)
_`*x}
• 杂散光不满足(>5%
>jRz4%
b78'yM&
tDF6%RG
"JKrbgN@;L
10. 后续IFTA优化后的结果
& /UcFB
,]42v?
uXNJ{]o
n3jA[p:
F+v? 2|03
Xc"S"a^\%
感兴趣的优化函数
03iO4yOu
• 效率满足(>95%)
K({+3vK
• 信噪比满足(<30db)
JrQ*.lJj
• 杂散光满足(<5%)
CKmoC0.
G!L=W#{
11.总结
DNq=|?qn]
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
2.Th29]
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
wVP{R3
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
Fpzps!(;=
• 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。
ePP-&V"`"
• 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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