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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。
}>?"bcJ
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。
cB4p.iO
a WMEo`O%
2.模拟任务
JDm7iJxc_
NplkhgSj
DOE:
S*a_
相位型衍射
?q hme
光束整形器
("_tML 8/p
直径:2mmx2mm
fMIKA72>{
形状:圆形
Z$ 6yB
相位级次:16
"%)^:('Ki
T^.W'
B#K2?Et!t
3.建模任务:入射光场
"hXB_73)V
usOIbrQ
高斯准直激光光束的光束参数
^?gs<-)B
n##d!d|g
• 波长:632.8nm
MUqV$#4@I
• 激光光束直径(1/e2):1mm
Q~G>=J9
Uv(Uj3D
'>"-e'1m(
qY%{c-aMA
4.建模任务:期望输出光场
2z[A&s_
Auf2JH~
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
s(M8 Y
Qh@A7N/L
• FWHM-直径:0.5mm
J(%kcueb
• 边缘宽度:50um
#ZPy&GIr
• 效率:>95%
l} UOg
• 信噪比(SNR):>30dB
9UeK}Rl^n
• 杂散光:<5%
mdPEF)-
mLL?n)
kc-v(WIC
M}BqSzd*
5.设计方案
xbhU:,o
Z}4 `y"By
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。
y}!}*Qj+/
• 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。
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>6"u{Qmr
({#M*=&"
J,j!
6. 衍射光束整形器会话编辑器
-VlXZj@u+
uQlQ%n%
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
::A]p@
• 用户必须输入所需的信息
Wf>scl`s
- 入射场
C"!k`i=Lj
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
uGMmS9v$ J
- 系统参数
o `N /w
- 制造条件
x-HN]quhe
7;;HP`vY
#DFfySH)A
BR [3i}Ud
7.设计过程
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CDTM<0`%
9akIu.H
PhOtSml0
W6 U**ir.
;}k9YlQrN
设计和优化过程由两步完成:
Z&E!m
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
Au-h#YV
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
U%nLo[k
3/q)%Z^=
8.系统模拟
5x:dhkW
• 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
;5 JzrbtL
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
l4+Bs!i`
• 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。
-*T<^G;rK
• 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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=~f\m:Y
BQfq]ti
96FS-`
9. 初始几何光学设计的结果
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3EN(Pz L
o6[aP[~F
n$O[yRMI[
感兴趣的优化函数
J@vL,C)E6
• 效率满足(>95%)
C>:'@o Z
• 信噪比不满足(<30db)
7A mnxFC
• 杂散光不满足(>5%
J*} warf&
Ghb Jty`
LnZC)cL P/
;mAlF>6]\
10. 后续IFTA优化后的结果
2/W5E-tn
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. h7`Q{
:7P/ZC%
NB|yLkoDyI
感兴趣的优化函数
W1T% Q88
• 效率满足(>95%)
^L@2%}6b`
• 信噪比满足(<30db)
|r%NMw #y
• 杂散光满足(<5%)
v{[:7]b_=
4Lb!Au|Y
11.总结
/5$;W'I
• VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
W#.+C6/
• 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。
x<fF1];
• 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。
Sd |=*X
• 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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