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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。
=-&h@mB;G
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。
7\ZSXQy1W
lR9uD9Dr
2.模拟任务
I?Z"YR+MQ
TP~1-(M)}
DOE:
DrbjklcUU
相位型衍射
"@|rU4Y
光束整形器
P,xJVo\
直径:2mmx2mm
B6KG\,'|
形状:圆形
2$`Y 4b 3t
相位级次:16
<M}O&?N 8x
Hs_7oy|P
+@H{H2J 4
3.建模任务:入射光场
SLUQFoz}
/Ahh6=qQY
高斯准直激光光束的光束参数
wh2E$b(-
JG7K-W|!c
• 波长:632.8nm
N R4\TU
• 激光光束直径(1/e2):1mm
F2ISg'
m(^N8k1K;
g!o2vTt5
>oaL -01i
4.建模任务:期望输出光场
TCIbPsE
;*ULrX4[
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
K5t.OAA:
MZB}O" r
• FWHM-直径:0.5mm
ckv8QAm
• 边缘宽度:50um
H SGz-
• 效率:>95%
s&<76kwl
• 信噪比(SNR):>30dB
k g Rys
• 杂散光:<5%
jzZ]+'t
JAI.NKB3
%tZrP$DQ
ZLPj1L
5.设计方案
]*Q,~uV^|
l4(FM}0X5}
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
};EB[n
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
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8.7q -<Q
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6l &!4r@}
6. 衍射光束整形器会话编辑器
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?r5a*
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
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• 用户必须输入所需的信息
wu &lG!#
- 入射场
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- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
E*fa&G~s )
- 系统参数
8lS RK%
- 制造条件
c': 4e)
Y6v#0pT
7Cbr'!E\_V
ccp9nXv
7.设计过程
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:nc%:z=O
dK,=9DQy5
2;3&&yK2b
YnW9uy5
3Co1bY:
设计和优化过程由两步完成:
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1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
[p}~M-$V8Y
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
W tHJG5
H\N}0^ea
8.系统模拟
aNQ(xiskb
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
Wg,@S*x(
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
3>73s}3
• 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。
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• 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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vv<\LN0
a|#pl!
P4c3kO0
9. 初始几何光学设计的结果
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NWQ7%~#k*
!?Y71:_!
/BvMNKb$$
感兴趣的优化函数
F$kiSjh9aJ
• 效率满足(>95%)
|TkicgeS
• 信噪比不满足(<30db)
kM=&Tfpj
• 杂散光不满足(>5%
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,# .12Q!
61OlnmvE
E<0Mluk
10. 后续IFTA优化后的结果
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_5O~]}
'&K' 0qG
SMRCG"3qwA
g2'K3e?.%
S1'?"zAmd
感兴趣的优化函数
fb^R3wd$ff
• 效率满足(>95%)
l[m*csDk"
• 信噪比满足(<30db)
t}pYSSTz
• 杂散光满足(<5%)
r<