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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。
"#1 \ uoH
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。
(GJtTp~2C4
)UzJ2Pa<+_
2.模拟任务
eZ'8JU]
@j!,8JQEd
DOE:
Y%KowgP\
相位型衍射
`Fd \dn
光束整形器
roADC?@r
直径:2mmx2mm
FM{f{2j
形状:圆形
TRhM xH
相位级次:16
3=O [Q :8
(i~UH04r>s
Z)@vJZ*7(
3.建模任务:入射光场
6}"%>9
uo"<}>iJ
高斯准直激光光束的光束参数
nBy-/BU&
k2 }DBVu1
• 波长:632.8nm
&*`dRIQ]
• 激光光束直径(1/e2):1mm
^ja]e%w#
V]H(;+^P
VGS%U8;
H$`U] =s|
4.建模任务:期望输出光场
ha :l-<a
cY?|RXNmZ
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
=o#Z?Bn5
E7X6RB b
• FWHM-直径:0.5mm
cYSn
• 边缘宽度:50um
lc,k-}n
• 效率:>95%
NI?O
• 信噪比(SNR):>30dB
> Pw5!i\
• 杂散光:<5%
.p[uIRd`
C[7!pd
vk7IqlEQ
T?8BAxC?K
5.设计方案
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5rsz2;#p
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
be+-p
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
4|x_C-@
N:`_Vl
u?,>yf.;s
v=k+MvX
6. 衍射光束整形器会话编辑器
}U}zS@kI
?_eLrz4>L^
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
RY;V@\pRY+
• 用户必须输入所需的信息
iv*RE9?^
- 入射场
LUQ.=:mBR
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
8"h;+;
- 系统参数
V( ELrjB0
- 制造条件
Cy-p1s
-d,D!
bxE~tsM"@Y
PzJ(Q
7.设计过程
o/-RGLzAo
O=%Ht-kOc
mV}bQ^*?Z
=M1}HF,7>l
;hQ[-
WJ8i=MO67
设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
J!Z6$VERy
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
Cu@q*:'
!oH{=.w
8.系统模拟
|k}<Zz1UM
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
:!Ci#[g
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
=%` s-[5b
• 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。
6FDj :~
• 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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9. 初始几何光学设计的结果
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7rD 8
感兴趣的优化函数
W3~u J(
• 效率满足(>95%)
5WI bnV@
• 信噪比不满足(<30db)
%U{6 `m
• 杂散光不满足(>5%
/ =9Y(v
p&I>xu8fl
;bwBd:Y
y A5h^I
10. 后续IFTA优化后的结果
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g;Ugr8
QPm[4Fd{G
M"*NV(".g
k -G9'c~
O.jm{x!m
感兴趣的优化函数
e ( ]]
• 效率满足(>95%)
U-DQ?OtmC@
• 信噪比满足(<30db)
0_qr7Ui8(
• 杂散光满足(<5%)
;BuMzG:tmZ
e!J5h<:
11.总结
YWU@e[
• 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。
6r"NU`1A;r
• 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。
Rir0^XqG
• 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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