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设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽
时间:2017-04-25 11:50来源:讯技光电作者: 技术部点击:打印
1.简介
 
这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
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。
 
2.模拟任务

DOE:
相位型衍射
光束整形器
直径:2mmx2mm
形状:圆形
相位级次:16
 
3.建模任务:入射光场

高斯准直激光光束的光束参数
 
波长:632.8nm
激光光束直径(1/e2):1mm


 
4.建模任务:期望输出光场
 
期望输出场的参数=设计目标图样(DTP):
 
FWHM-直径:0.5mm
边缘宽度:50um
效率:>95%
信噪比(SNR):>30dB
杂散光:<5%

 
5.设计方案
 
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)。
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)。


 
6. 衍射光束整形器会话编辑器
 
会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
用户必须输入所需的信息
- 入射场
- 期望的输出场=设计目标图样(DTP)
- 系统参数
- 制造条件

 
7.设计过程
 




设计和优化过程由两步完成:
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。
 
8.系统模拟
设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
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。
然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。

 
9. 初始几何光学设计的结果
 


感兴趣的优化函数
效率满足(>95%)
信噪比不满足(<30db)
杂散光不满足(>5%
 
 
 
10. 后续IFTA优化后的结果
       


 
感兴趣的优化函数
效率满足(>95%)
信噪比满足(<30db)
杂散光满足(<5%)
 
11.总结
VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。
用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。
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。
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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