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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 %~O,zs.2p  
     ''A_[J `>  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 GvtG(u~  
    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。 @ wGPqg  
    ?h ZAxR\  
    2．模拟任务 |IeTqEu9  
    Avge eJi  
    0#7>o^2  
    DOE： BA@lk+aW  
    相位型衍射 .wEd"A&j  
    光束整形器 ttaM.  
    直径：2mmx2mm i^/T  
    形状：圆形 MD}w Y><C  
    相位级次：16     }kw#7m54  
    lZd(emH@  
    .Yamc#A-  
    3.建模任务：入射光场 yJ[0WY8<kC  
    AVsDt2A  
    NlA,'`,  
    高斯准直激光光束的光束参数 e[{0)y>=  
    S*,17+6dV  
    • 波长：632.8nm gldAP:  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +C^nO=[E  
    Z\(q@3C  
    YU'k#\gi*  
     vz@A;t  
    4.建模任务：期望输出光场 [$ubNk;!z  
    nQF(vTDN  
    J@/kIrx  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ")1:F>  
    juP7P[d$qW  
    • FWHM-直径：0.5mm 0.Q Ujw  
    • 边缘宽度：50um R)?*N@.s  
    • 效率：>95% D5gFXEeh  
    • 信噪比（SNR）：>30dB G~]Uk*M q  
    • 杂散光：<5% B5,N7z34F  
    H-!,yte  
     cRC6 s8  
    ~V:\ _{mE  
    5.设计方案 (fhb0i-  
    DcS+_>a\{l  
    :^<3>zk  
    • 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）。 A\*>TN>s  
    • 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）。 W Tcw4  
    `{8K.(])s!  
    !K#qeY}  
     %6t:(z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 DVO.FTV^`  
     i:dR\|B  
    cQjv$$&6[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ImA @}:  
    • 用户必须输入所需的信息 `](e:be}  
    - 入射场 m%0p\Y-/  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Q@=Q0  
    - 系统参数 Mg+2. 8%  
    - 制造条件 YByLoM*  
    .w:DFk^E]b  
     6u?>M9  
    ),_@WW;k  
    7.设计过程 S0$8@"~=  
    GWGSd\z  
    |o7[|3:M  
    [=C6U_vU  
    eB2a-,  
    (xycJ`N  
    //B&k`u  
    设计和优化过程由两步完成： 6]i-E>p3R  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 k``_EiV4t  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 REQ\>UO_  
     @ 8(q$  
    8.系统模拟 L]7=?vN=8  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @?ebuj5{e  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 [\]50=&  
    • 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。 \Zk;ikEY  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 C-xr"]#]  
    c&6 I[ R  
     b\f O8{k  
    &{5,:%PXw  
    9. 初始几何光学设计的结果 5#6|j?_a  
    'I|v[G$l  
    _r#Z}HK  
    .Cv6kgB@c  
    _=>He=v/  
    感兴趣的优化函数 `K"L /I9  
    • 效率满足（>95%） 3F"lXguS  
    • 信噪比不满足（<30db） e v}S+!|U  
    • 杂散光不满足（>5% 'B$yo]  
     |*Yr<zt  
    6dQ-HI*Y#  
    7jrt7[{  
     l03B=$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 3=#<X-);  
           |o"?gB}Dh  
    VO5#Qgen  
    F-QzrquS  
     xh-o}8*n"  
    ,O5NLg-  
    感兴趣的优化函数 thh. A  
    • 效率满足（>95%） ;7*[Bcj.  
    • 信噪比满足（<30db） t3WiomNCc  
    • 杂散光满足（<5%） TvoyZW\?w  
    KRbvj  
    11.总结 Xfc-UP|}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `?H]h"{7Q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 2y\E[jA  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 umBICC]CU  
    • 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。 J`Q>3] wL  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (y'hyJo  
    Cl.x'v  
     ^S<Y>Nm]  
    QQ：2987619807 n)/z0n!\  
     
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