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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。
D{s4Bo-
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。
`jCq`-.
kA&ul
2.模拟任务
|}K7Q
P+;@?ofB
DOE:
:a9$f8*b
相位型衍射
58_aI?~>>
光束整形器
74*iF'f?c
直径:2mmx2mm
aV?r %'~Z
形状:圆形
Q$DF3[NC
相位级次:16
w^QqYUL${
dLTA21b#
.AZ+|?d
3.建模任务:入射光场
g3,F+
Q*AgFF%wn
高斯准直激光光束的光束参数
9:6d,^X
=;A~$[ g
• 波长:632.8nm
`pd1'5Hm
• 激光光束直径(1/e2):1mm
7q:
vW4N[ .+
{v}jV{'^um
Q Ph6 p3bg
4.建模任务:期望输出光场
F`YxH*tO7
Fgg4QF
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
vR"<:r47?
<0I=XsE1iX
• FWHM-直径:0.5mm
H0i\#)Xs
• 边缘宽度:50um
tc<t%]c
• 效率:>95%
uu582%tiG
• 信噪比(SNR):>30dB
prg8Iq'w
• 杂散光:<5%
3$ 1 z
)hai?v~g
XD\Z$\UJE
8RR6f98FF
5.设计方案
/q8?xP.
>qI|g={M
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
mg^\"GC*8
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
>xE{& ):
TID0x/j"K5
L)ry!BuHI
q<cpU'-#
6. 衍射光束整形器会话编辑器
!Rw\k'<GKX
?V&[U
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
VCvqiHn
• 用户必须输入所需的信息
n`hes_{,g
- 入射场
dO[w3\~
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
XOy#?X/`
- 系统参数
?RD)a`y51
- 制造条件
4x:Odt5
cAc i2e
Eqva] 4
4n@, p0
7.设计过程
TGz5t$]I
BDg6ZI<n
1xo<V5
4&/-xg87(
hD/bO
BE}qwP^
设计和优化过程由两步完成:
+6{KrREX)
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
IczEddt@'
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
o;JBe"1
|7I.DBjR;
8.系统模拟
r(yb%p+
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
+:[dviyPt
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
.j4IW3)
• 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。
GJqSNi}
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
:L FwJ
n.y72-&v
JqH2c=}-
n6nwda
9. 初始几何光学设计的结果
2Xgw7` !L
*#;rp~
YAZ=-@]`\
.{-8gAh
感兴趣的优化函数
$hO8 S =
• 效率满足(>95%)
GKPqBi[rO
• 信噪比不满足(<30db)
\o@b5z]e
• 杂散光不满足(>5%
^dYLB.'=
\'"q6y
ap9eQsC
$(}kau
10. 后续IFTA优化后的结果
SJ7>*Sa(u$
n@g[VR2t
^LT9t2
j>R7OGg'
~%Yh`c EP
rsP-?oD8)
感兴趣的优化函数
K"b vUH
• 效率满足(>95%)
=fi.*d?$7
• 信噪比满足(<30db)
+.\JYH=yEr
• 杂散光满足(<5%)
zAB-kE\)
qBX<{[
11.总结
O,JthlAV4
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
6aQ{EO-]'=
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
INzQ0z-z
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
{Rw~G&vQ
• 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。
+I\bs.84
• 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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