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VirtualLab Fusion應(yīng)用:X射

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設(shè)計(jì)和優(yōu)化衍射光束整形元件來(lái)生成矩形高帽
時(shí)間:2017-04-25 11:50來(lái)源:訊技光電作者: 技術(shù)部點(diǎn)擊:次打印
1.簡(jiǎn)介
 
這個(gè)示例演示了一個(gè)典型的光束整形的任務(wù)。
展示了可能的期望需求,設(shè)計(jì),優(yōu)化和一個(gè)能夠生成無(wú)散斑高帽的衍射光學(xué)元件(DOE)的相位透過(guò)率函數(shù)的分析。
 
2.模擬任務(wù)

DOE:
相位型衍射
光束整形器
直徑:2mmx2mm
形狀:圓形
相位級(jí)次:16
 
3.建模任務(wù):入射光場(chǎng)

高斯準(zhǔn)直激光光束的光束參數(shù)
 
波長(zhǎng):632.8nm
激光光束直徑(1/e2):1mm


 
4.建模任務(wù):期望輸出光場(chǎng)
 
期望輸出場(chǎng)的參數(shù)=設(shè)計(jì)目標(biāo)圖樣(DTP):
 
FWHM-直徑:0.5mm
邊緣寬度:50um
效率:>95%
信噪比(SNR):>30dB
雜散光:<5%

 
5.設(shè)計(jì)方案
 
VirtualLab Fusion的衍射光學(xué)工具箱提供不同的輔助會(huì)話的編輯器來(lái)設(shè)計(jì)光操控元件-主要是衍射光學(xué)元件(DOEs)。
對(duì)于當(dāng)前案例,我們使用衍射光束整形器會(huì)話編輯器(Diffractive Beam Shaper session editor)。


 
6. 衍射光束整形器會(huì)話編輯器
 
會(huì)話編輯幫助配置實(shí)際的設(shè)計(jì)和優(yōu)化文檔。
用戶必須輸入所需的信息
- 入射場(chǎng)
- 期望的輸出場(chǎng)=設(shè)計(jì)目標(biāo)圖樣(DTP)
- 系統(tǒng)參數(shù)
- 制造條件

 
7.設(shè)計(jì)過(guò)程
 




設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程由兩步完成:
1. 基于幾何光學(xué)進(jìn)行一個(gè)初始的設(shè)計(jì)。
2. 基于迭代傅里葉傳輸算法(IFTA)進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化。
 
8.系統(tǒng)模擬
設(shè)計(jì)和優(yōu)化后,IFTA文檔可以計(jì)算感興趣的優(yōu)化函數(shù)。
同時(shí)可以生成相應(yīng)光路圖以用于整個(gè)系統(tǒng)的評(píng)估。
可以通過(guò)光路編輯器(Light Path Editor)的工具(Tools)按鈕將這個(gè)衍射光學(xué)工具箱光路圖(Diffractive Optics Toolbox LPD)轉(zhuǎn)換成基本工具箱中的光路圖以用于進(jìn)一步的評(píng)估,如下圖所示。
然后用戶可以任意修改系統(tǒng),來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

 
9. 初始幾何光學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)果
 


感興趣的優(yōu)化函數(shù)
效率滿足(>95%)
信噪比不滿足(<30db)
雜散光不滿足(>5%
 
 
 
10. 后續(xù)IFTA優(yōu)化后的結(jié)果
       


 
感興趣的優(yōu)化函數(shù)
效率滿足(>95%)
信噪比滿足(<30db)
雜散光滿足(<5%)
 
11.總結(jié)
VirtualLab Fusion允許設(shè)計(jì),優(yōu)化和分析衍射光束整形器。
用戶可以使用輔助會(huì)話編輯器或者手動(dòng)配置所有參數(shù)。
可以生成任意二維場(chǎng)分布,通常是高帽或線。
制造約束例如高度級(jí)的離散數(shù)量或者矩形像素可以包含在優(yōu)化中。
VirtualLab提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)編輯器以用于加工數(shù)據(jù)導(dǎo)出。
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