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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 EY`H}S!xy  
     ^ OJyN,A  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 pqM~l&  
    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。 NY$uq+Z>  
    f"#m=_Xm  
    2．模拟任务 'J*<iA*W  
    SQsSa1  
    WzW-pV]  
    DOE： O/%< }3Sq  
    相位型衍射 PMsz`  
    光束整形器 +eQe%U  
    直径：2mmx2mm "o!{51!'  
    形状：圆形 -37a.  
    相位级次：16     !U_ K&f  
    %ugHhS!  
    5 v^yQ<70  
    3.建模任务：入射光场 )o1eWL}  
    o{v&.z  
    <q)4la  
    高斯准直激光光束的光束参数 Dq\ Jz~  
    3T\l]? z  
    • 波长：632.8nm qpoV]#iW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ?q`0ZuAg\<  
    6SJ"Tni8  
    "; [ iZ  
     }g +;y  
    4.建模任务：期望输出光场 o 6{\Zzp  
    (9\;A*CZ  
    >$677  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: S-+"@>{HJ  
    -kz4FS  
    • FWHM-直径：0.5mm 148V2H)  
    • 边缘宽度：50um 5F+APz7  
    • 效率：>95% PW(\4Q\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;^ wd_  
    • 杂散光：<5% idc`p?XP  
    <mA'X V,  
     4PLk  
    :6J +%(f  
    5.设计方案  I7+9~5p  
    3H\w2V  
    aIy*pmpD=  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 MfF~8  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 [$(%dV6O  
    .%BT,$1K  
    -Ue$T{;RoH  
     Z0!5d<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {yAL+}  
     Xy,lA4IP  
    Eh</? Qv\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2A`A\19t  
    • 用户必须输入所需的信息 [sV"ws  
    - 入射场 5FVndMM#y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "|Fy+'5}  
    - 系统参数 v!3A9!.  
    - 制造条件 5[l8y ,  
    ]G.%Ty  
     %t=kdc0=_  
    2=0DCF;Bv  
    7.设计过程 M$4k;  
    !1T\cS#1%  
    A , CW_  
    'X).y1'  
    4EI7W,y  
    )C(>H93  
    I3 =#@2  
    设计和优化过程由两步完成： ?SQE5Z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [AH6~-\x  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 JTqDr  
     7qOa ;^T  
    8.系统模拟 rt3qdk5U  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 cEW0;\$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 wHZW `  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 2n><RZ/9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 eg<bi@C1|  
    fy@avo9  
     V6$xcAE"</  
    "q}FPJ^l_N  
    9. 初始几何光学设计的结果 D.D$#O_n.S  
    ' K@|3R  
    I jr\5FA[p  
    .Xm(D>>k  
    :(dHY  
    感兴趣的优化函数 -aRU]kIf  
    • 效率满足（>95%） }7fZ[J3  
    • 信噪比不满足（<30db） EcIE~qs  
    • 杂散光不满足（>5% h1 WT  
     { pu85'DV  
    =U[3PC-N @  
    c,so`I3rI  
    1}hIW":3Sr  
    10. 后续IFTA优化后的结果 UT~a &u  
           Qjx?ri//  
    YDC mI@  
    f~E*Zz`;  
     zX5!vaEv  
    %6 Q4yk  
    感兴趣的优化函数 >56>*BHD  
    • 效率满足（>95%） pZ`|iLNl-  
    • 信噪比满足（<30db） bNT9 H`P  
    • 杂散光满足（<5%） ob+euCuJ  
    xw{-9k-~  
    11.总结 #T`t79*N  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0CSv10Tg  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 y"]n:M:(  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ehz o05/!  
    • 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。 ntNI]~z&  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *5bLe'^\|K  
    \xg]oKbn  
     ' |-JWH  
    QQ：2987619807 W\1i,ew>  
     
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