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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&qCH>Cf  
    ,oT?-PC$z  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 q*{i/=~  
    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。 MIub^ $<C  
    >7!4o9)c  
    2.模拟任务 f7)}A/$4+  
    1t+]r:{  
    <,(6*b  
    DOE: &Y\Vh}  
    相位型衍射 [(B A:x1  
    光束整形器 q{ n~v>wU  
    直径:2mmx2mm q@~N?$>  
    形状:圆形 ?y>xC|kt  
    相位级次:16
    bqJL@!T  
    8wp)aGTcU  
    4Smno%jq  
    3.建模任务:入射光场 @2v L'6  
    %0YwaxXPn7  
    Wy.2*+5FX0  
    高斯准直激光光束的光束参数 HTao)`.  
    Q!7Er  
    波长:632.8nm  gG1%.q  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm x|<rt96 6A  
    Bcg\p}  
    &[`p qX  
    BEPeK  
    4.建模任务:期望输出光场 L7el5Q!Y=  
    l}j5EWe  
    wA|m/SZx  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): H[U$4 %t  
    %a&Yt  
    • FWHM-直径:0.5mm ;JDn1(6  
    • 边缘宽度:50um XE[~! >'  
    • 效率:>95% J [J,  
    • 信噪比(SNR):>30dB )TnxsFC  
    • 杂散光:<5% JBtcl# |  
    EjV,&7o)  
    M&Sjo' ( .  
    PEW^Vl-6q  
    5.设计方案 fLA!oeq{&}  
    MLtfi{;LH  
    4.$<o/M  
    • 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)。 hC4##pAa  
    • 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)。 F-k3'eyY  
    ~>3$Id:  
    Pni  
    $`(}ygmP  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 8G; t[9  
    L (XGD  
    'e_^s+l)a  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 biKom|<nm  
    • 用户必须输入所需的信息 lZ.x@hDS  
    - 入射场 NVU@m+m~  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) d@#!,P5 `  
    - 系统参数 Rx<m+=  
    - 制造条件 fNPHc_?Ybj  
    coT|t T  
    R$X1Q/#md  
    sXDS_Q  
    7.设计过程 +[:"$?J  
    58\Rl  
    FPE[}  
    Qu,W3d  
    :CH "cbo  
    I:CnOpR>A  
    ~KHGh29  
    设计和优化过程由两步完成: _) k=F=  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 0ubT/  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 mnZ/rb  
    td%]l1  
    8.系统模拟 ()e.J  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _eb:"(m  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 6d&dB  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 VHwb 7f]gq  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 :akEl7/&  
    3}e-qFlV8,  
    #_0OYL`(mE  
    nd*9vxM  
    9. 初始几何光学设计的结果 {G&*\5W  
    dP63bV  
    xpCzx=n3.m  
    [y-0w.V=oE  
    c,pR+DP  
    感兴趣的优化函数 64 9{\;*4  
    • 效率满足(>95%) Vp{! Ft8>  
    • 信噪比不满足(<30db) 'Vq <;.A  
    • 杂散光不满足(>5% j hf%ze  
    /?uA{/8  
    iU"jV*P]  
    KI)jP((  
    (8qD'(@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 WP[h@#7<  
           2k;>nlVxX  
    mR U-M|  
    ,<R/jHZP9  
    0t[|3A~Q  
    x>:~=#Vi  
    感兴趣的优化函数 vVB8zS~l ,  
    • 效率满足(>95%) IaMZPl  
    • 信噪比满足(<30db) y|X</3w  
    • 杂散光满足(<5%) "#1KO1@G  
    qn) VKx=  
    11.总结 %\Dvng6$  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 d S]TTU1  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Dx`-Kg_p  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 -kFEVJbUyc  
    • 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。 0,$eiY)u$  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =j#1H I=Fe  
    8CCd6)cG  
    QJiU"1  
    QQ:2987619807 Xi"+{6  
     
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