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    [分享]设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 8^ezqd`  
    C lekB  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Qg' {RAV8  
    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。 l~i&r?,]^  
    +-+%6O<C  
    2.模拟任务 {t1 ;icu  
    Jx_BjkF  
    =TG[isC/F9  
    DOE: d-sK{ZC"y  
    相位型衍射 / 1R` E9  
    光束整形器 K84Ve Ae  
    直径:2mmx2mm j`pX2S  
    形状:圆形 1Xj>kE:  
    相位级次:16
    /R% Xkb  
    2%*mL98WK  
    k x26nDT(  
    3.建模任务:入射光场 ;R8pVj!1f  
    '#p2v'A  
    ,2?Sua/LD  
    高斯准直激光光束的光束参数 sAec*Q(R  
    Uc<j{U ,  
    波长:632.8nm 9et%Hn.K'  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm % A8dO+W  
    E+xC1U 3  
    !H[K"7w  
    d2XS w>  
    4.建模任务:期望输出光场 EvQMt0[?EW  
    d iGkwKj  
    L?slIGp%-  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): N);2 2-  
    V$';B=M  
    • FWHM-直径:0.5mm @K:TGo,%I  
    • 边缘宽度:50um 27q=~R}  
    • 效率:>95% ;+-Dg3  
    • 信噪比(SNR):>30dB 4itadQS  
    • 杂散光:<5% qkk!1W  
    m/(f?M l  
    E|K~WO]>o  
    JNZ  O7s  
    5.设计方案 W+&<C#1|]  
    'ZboLoS*-  
    PA_54a9/<  
    • 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)。 0M_~@E*&  
    • 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)。 !9ytZR*  
    Kk?C   
    -cqR]'u  
    a(BEm_l3  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 }2nmfm!  
    R%\K<#^\  
    P UJkC  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F&= X/  
    • 用户必须输入所需的信息 ap y#8]  
    - 入射场 `C+>PCO  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) !:<(p  
    - 系统参数 f;7I{Z\<  
    - 制造条件 Dq:>]4%  
    zs<2Ozv  
    =Mby;wQ?|  
    ,/uVq G  
    7.设计过程 (m3 <)  
    @j/|U04_ Z  
    b|KlWt'  
    td"D&1eQ@  
    -m"9v%>Y  
    TyG;BF|rwk  
    c>}f y  
    设计和优化过程由两步完成: H0P:t(<Gt  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 k=D}i\F8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 <T|?`;K  
    ^^FqN;  
    8.系统模拟 eF%>5  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @3_[NI%  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 A`nw(f_/  
    • 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。 de<T5/  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 #i1z&b#@  
    zZ*\v  
    t<DZW#  
    P1>?crw  
    9. 初始几何光学设计的结果 o NqIrYH'  
    5H!6 #pqM  
    1@"os[ 9  
    k`u.:C&  
    8EBy5X}US  
    感兴趣的优化函数 /nas~{B  
    • 效率满足(>95%) u4QBD5T"  
    • 信噪比不满足(<30db) 5dXDL~/2p  
    • 杂散光不满足(>5% @}+F4Xh,L  
    8uD%  
    &o]ic(74c?  
    qQ T ^d  
    Fd(o8z8Q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8`GN8 F  
           "t!_b ma  
    IL&;2%  
    E$1P H)  
    MLk%U 4  
    p1`") $  
    感兴趣的优化函数 *Q XUy  
    • 效率满足(>95%) P3op1/Np  
    • 信噪比满足(<30db) Vu1swq)l  
    • 杂散光满足(<5%) iR39lOr  
    r' E|6_0  
    11.总结 3Q\k!$zq  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 _p^&]eQ+k#  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 g3Z"ri~!G  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 ul!e!^qwx  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。  57`*5X  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 <#%kmYSL  
    FesUE_L2$  
    #-{^={p "  
    QQ:2987619807 qw35LyL  
     
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