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優化用于產生 2D光圖標的衍射擴散器
時間:2010-04-28 11:28來源:訊技光電作者: 技術部點擊:打印

本案例設計一個用于產生普通2D散射強度分布的衍射光學元件

關鍵詞:衍射光學,衍射光學元件,擴散器,光圖案,圖案生成所需工具箱:Diffractive Optics Toolbox Basic;Trial 版本不支持相關的Tutorial。如果需要,請聯系LightTrans或者當地經銷商申請全版本的使用期限。

相關Tutorial:DO.1; DO.2; DO.8

建模任務

 
 

照射光束強度 衍射擴散器 光圖案強度

相位層:4

像素尺寸:>0.5um

直徑:1*1mm

建模任務

 

照射光束參數

波長:532nm

激光束直徑(1/e2):500um

建模任務

 

所要得到的出射場參數

位圖文件:DO.003_Diffuser_for_2D_Light_Mark_01.bmp

圖案直徑:40*40mm

效率:>60%

雜光:<=10%

分辨率:200*200um

參數說明

對于下面的tutorial,將使用一個特別處理的對話編輯器

該tutorial將集中在用于優化衍射擴散器的用戶定義強度分布的說明

關于如何設置照射光束參數、光學系統和衍射擴散器的更詳細信息請查看tutorial DO.2.

參數說明

 

載入文件DO.003_Diffuser_for_2D_Light_Mark_02.seditor

這個文件可以在該tutorial 的VL_Samples 文件夾中找到

參數說明

 

在對話編輯器開始的頁面中可以進行照射光束和光學系統的定義。詳見tutorial DO.2

點擊Next按鈕,直到出現Desired Output File Parameters

參數說明


所要得到的光場強度分布可以有三種導入方法:
—VirtualLAB中的用戶定義諧波場
—位圖,格式為.bmp, .jpg或者.pnp
—ASCII文件包含強度值的2D矩陣
選擇Intensity from Bitmap File點擊Import。

參數說明

選擇DO.003_Diffuser_for_2D_Light_Mark_01.bmp files in the VL_Samples folder.
點擊Open

參數說明

定義一個顏色范圍和相應的最大最小強度值。推薦灰度位圖。
定義口徑或要得到的光圖樣的采樣距離
點擊Preview按鈕預覽輸入強度

參數說明

點擊Ok按鈕開始強度圖輸入

參數說明


點擊Next按鈕繼續定義想要得到的輸出光場參數

參數說明


定義要創建的光圖樣的光學分辨率
考慮到光圖樣在相干光的情況下由小斑點組成。為能清楚地分辨圖樣斑點應該比最小的光圖樣細節更小。
分辨率用于控制光斑尺寸。

參數說明


紅色的警告信息會在以下情況下出現:
—通過指定的光學系統想要得到的分辨率不能達到
—光學系統將產生不連續斑點而不是斑點圖案
—不是所有的光圖樣細節可以被光學系統或指定分辨率分辨

點擊Optimize Resolution 按鈕以便調整系統參數

參數說明


該對話編輯器可以進行進一步的參數定義。詳見Tutorial DO.2.
點擊Finish按鈕創建Light Path Diagram包含光學系統和Optimization Document。
選擇Optimization Document開始優化衍射擴散器。

擴散器優化


設計頁面可以定義每次優化步的迭代次數。
點擊Start Design按鈕開始優化。
選中SNR Optimization for Quantized Transmission,如果沒有改善可能將自動停止?赡懿粫兄付ǖ牡鷶禃䦂绦。

擴散器優化

 

優化結束后,點擊Show按鈕,顯示優化后的擴散器傳輸.

優化后的傳輸器



優化后的傳輸器的典型相位
由于衍射擴散器的優化從隨機相位開始的,所以不同的優化對應不同的傳輸相位結果。

擴散器系統分析



在優化結束后選擇Analysis頁面計算優化函數

擴散器系統分析



選擇想要的優化函數用于評估輸出場.
反選Show Output Field。我們稍后將采用Light Path Diagram 模擬輸出場.
點擊Recalcualte按鈕評估優化函數值.

擴散器系統分析


優化(merit)函數值會顯示在標志表格中.
因為優化以隨機傳輸相位開始,不同優化對應的優化函數值不同.
優化將重復若干次,最佳優化函數值的傳輸將被保留.

擴散器系統分析


轉到從對話編輯器中產生的Light Path Diagram.
點擊Go!按鈕開始模擬擴散器系統.

 

模擬結果


結論
Ø VirtualLab輔助用戶設計用于產生線分布或平頂光分布的衍射光學元件

Ø 輔助設計的步驟能夠使在衍射光學中缺少經驗的光學工程師從當前的發展中受益

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