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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。
|pqpF?h5|
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。
?/(K7>`
{nefS\#{
2.模拟任务
".%LBs~$
ib_Gy77Os
DOE:
VK;x6*Y
相位型衍射
lF(!(>YZ
光束整形器
0EOX@;}
直径:2mmx2mm
CD_f[u
形状:圆形
-y?Z}5-rs
相位级次:16
$O'2oeM
e<4z)
lM,zTNu-z
3.建模任务:入射光场
rcx;3Vne
p*,P%tX
高斯准直激光光束的光束参数
>k}/$R+
UD2<!a'T
• 波长:632.8nm
Wk?|BR]O
• 激光光束直径(1/e2):1mm
S=,1} XZ
Oq,.Kz
(QSWb>np
Q!X_&ao)O
4.建模任务:期望输出光场
VaSNFl1_M
AvE^ F1
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
i*R:WTw#
W \}}gIEM+
• FWHM-直径:0.5mm
.)>/!|i
• 边缘宽度:50um
Nf 'dT;s.N
• 效率:>95%
xH_ie
• 信噪比(SNR):>30dB
:{:?D\%6
• 杂散光:<5%
yvWzc uL#
`B\KS*Gya#
=6<w'>
T[h}A"yK;
5.设计方案
K#UA M.
#)A?PO2
• 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)。
9/daRq$
• 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)。
8[1DO1*P
rtL9cw5
Mc7 <[a
G^rh*cb K
6. 衍射光束整形器会话编辑器
# )mkD4
QP5:M!O<)
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
5Vnr"d
• 用户必须输入所需的信息
+<\cd9
- 入射场
.;Utkf'I
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
i %hn
- 系统参数
aI{@]hCo
- 制造条件
,}IER
IEoR7:
|g\. 5IM#W
t7oz9fSz=?
7.设计过程
k;fnC+Y$s
$sc8)d\B
Rhv".epz
j+13H+dN
}8V;s-1
2gL[\/s
设计和优化过程由两步完成:
y>7VxX0xi
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
{`K]sa7`
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
%<=vbL9
|T$a+lHMD
8.系统模拟
i. u15$
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
1x\W521
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
dVVvG]
• 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。
+wz`_i)!
• 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。
Sa[EnC
p21=$?k!;
BBU84s[
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9. 初始几何光学设计的结果
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##`;Eh0a
!QQ<Ai!E
9Nag%o{*S>
感兴趣的优化函数
&Qtp"#{
• 效率满足(>95%)
\}u7T[R=`
• 信噪比不满足(<30db)
3d#9Wyxs
• 杂散光不满足(>5%
q-3J.VLJ5H
lk*0c{_L
8V=HyF#
S& , Ju%
10. 后续IFTA优化后的结果
tv@Z5
} Jdh^t .
<nOuyGIZ
NWQPOq#
,NaV ["9$
1%SJ1oY
感兴趣的优化函数
A{i][1N
• 效率满足(>95%)
,<Grd5em.
• 信噪比满足(<30db)
}j5R@I6P
• 杂散光满足(<5%)
X|-v0 f
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11.总结
d6t)gG*5
• 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。
rSF;Lp)}
• 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
t3 uB
• 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。
;Xfd1
• 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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