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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 A)!*]o>U  
     L*+@>3mu)  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 aXYY:;  
    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。 /6* 42[r  
    RqrdAkg  
    2．模拟任务 am'7uy!ka~  
    _{KG 4+5\X  
    )akoa,#%6c  
    DOE： {tZ.v@  
    相位型衍射 Fxz"DZY6  
    光束整形器 "^-a M  
    直径：2mmx2mm ZBthU")?  
    形状：圆形 " 8MF_Gu):  
    相位级次：16     \8cx6 G'  
    AkV#J, 3LC  
    vE?G7%,  
    3.建模任务：入射光场 D>q9 3;p  
    4HlQ&2O%#  
    3 0H?KAV  
    高斯准直激光光束的光束参数 )t#W{Gzfmh  
    eauF ~md,  
    • 波长：632.8nm 4[e X e$  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +<C!U'  
    %u'u kcL7  
    L4HI0Mx  
     bn5 Su=]  
    4.建模任务：期望输出光场 :I#V.  
    :F?C)F  
    iBa A9  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ux4POO3C|  
    ,z jv7$L  
    • FWHM-直径：0.5mm 0l6.<-f{  
    • 边缘宽度：50um l f, 5w  
    • 效率：>95% K"MX!  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 0H:X3y+  
    • 杂散光：<5% @ 6vIap|  
    ktIFI`@ w)  
     9'B `]/L  
    JZ x[W&]zT  
    5.设计方案 2^7`mES  
    HRA|q  
    F^:3?JA _  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 B@ EC5Ap*  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Bzf^ivT3L  
    [/r(__.  
    uY To 9A  
     6=C<>c %+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /n&&Um\  
     ;xTpE2 -~  
    e0 ecD3  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 '&b+R`g'  
    • 用户必须输入所需的信息 !N^@4*  
    - 入射场 }SZd  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） i%?*@uj  
    - 系统参数 +}AI@+  
    - 制造条件 Kg]J/|0\  
    ~xTt204S  
     Ewz!O`  
    HoAy_7-5  
    7.设计过程 A#,ZUOPGH  
    4xj4=C~i  
    ueNS='+m  
    %BODkc Zh  
    DlJo^|5  
    :`sUt1Fw.  
    Id9TG/H7  
    设计和优化过程由两步完成： EU#^7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 -Y8B~@]P?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]:n,RO6  
     7yQ4*UB  
    8.系统模拟 4,ag(^}=  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 *4 n)  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;Rf'P}"]  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 DmcZta8n]  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =_^X3z0  
    e3\T)x &=  
     !)$Zp\Sg  
    eO1lnO|  
    9. 初始几何光学设计的结果 q^nVN#  
    Hn:Crl y#  
    lTsjxw o  
    zuCSj~  
    %iB,IEw  
    感兴趣的优化函数 O6Y0XL  
    • 效率满足（>95%） V]^$S"Tv  
    • 信噪比不满足（<30db） `vV7c`K?  
    • 杂散光不满足（>5% h+,@G,|D  
     !R$`+wZ62  
    F0# 'WfM#  
    w-jVC^C]  
    ~LC-[&$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ys7]B9/1O  
           p ll)Y  
    $cg cX  
    "N#Y gSr  
     H?w6C):]  
    dr"1s-D4IQ  
    感兴趣的优化函数 <3 uNl  
    • 效率满足（>95%） VU#7%ufu&  
    • 信噪比满足（<30db）  !@sUj  
    • 杂散光满足（<5%） P<-@h1p,  
    d zMb5puH  
    11.总结 #9s,# }  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 W*G<X.Hf  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ^z\cyT%7t  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 p<%d2@lp  
    • 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。 u? EN  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 {RPI]DcO/  
    I+(nu47ZT  
     ^rz_f{c]-  
    QQ：2987619807 )%]J>&/0J  
     
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