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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 <R$ 2x_  
     mF*x&^ie  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 B}d&tH2^s  
    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。 |[>@Kk4  
    ,_3hbT8Q  
    2．模拟任务 z l r !   
    tON>wmN  
    ls@]%pz.1d  
    DOE： KR aL+A  
    相位型衍射 q ;'f3Y  
    光束整形器 g5B TZZ  
    直径：2mmx2mm !y _{mE?V(  
    形状：圆形 5YD~l(,S1]  
    相位级次：16     sP(+Z^/  
    `} PYltW  
    {]^Ixm-,f  
    3.建模任务：入射光场 ss)x fG  
    h+ [6i{  
    -G,}f\Cg  
    高斯准直激光光束的光束参数 WBE>0L  
    SB\%"nnV  
    • 波长：632.8nm MoIh =rw  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm lxL5Rit@Px  
    B3#G  
    k]@]a  
     Uq  .6h  
    4.建模任务：期望输出光场 )Z/"P\qo  
    "bo0O7InOV  
    FO2e7p^Q  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o <q*3L5  
    sAkr-x?+M  
    • FWHM-直径：0.5mm !ZBtXt#P  
    • 边缘宽度：50um $`F9e5}G  
    • 效率：>95% %T/@/,7h  
    • 信噪比（SNR）：>30dB dVQ[@u1,  
    • 杂散光：<5% bKo %Ak,  
    YQ+hQ:4-  
     .;?!I_`  
    xl\Kj2^  
    5.设计方案 /v R>.'  
    0* $w(*  
    c2npma]DZ  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Mkz_.;3  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 5f-b>=02  
    ~ nsb  
    Gnkar[oa&  
     Kw -SOFE  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5>x_G#W  
     YFO{i-*q  
    ^|Q]WHNFB  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .hl_zc#  
    • 用户必须输入所需的信息 vi,hWz8WB  
    - 入射场 P\jGyS j  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3A#Tn7  
    - 系统参数 `%C-7D'?  
    - 制造条件 ||$&o!;/L  
    I%[e6qX@  
     ux;?WPyr  
    *G19fJ[5  
    7.设计过程 (eN7s_  
    y?$DDD  
    r\Nfq(w  
    y0* rY  
    }47h0 i  
    eVXXn)>  
    :L[>!~YG_n  
    设计和优化过程由两步完成： {K,In)4  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 aB]0?C y9(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Kgbm/L0XR*  
     Luq4q95]  
    8.系统模拟 pCIzpEsRs  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]{>AU^=U  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @A/k"Ax{r  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Jz@~$L  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (f#(B2j  
    ym%UuC3^w  
     oo5=5s6 3}  
    TktH28tK  
    9. 初始几何光学设计的结果 K+B978XD  
    drq3=2  
    kx"1 0Vw  
    tdy2ZPVtTV  
    M+/xw8}a  
    感兴趣的优化函数 #~u0R>=  
    • 效率满足（>95%） 8K 3dwoT  
    • 信噪比不满足（<30db） r~4uIUE{  
    • 杂散光不满足（>5% J$dwy$n  
     P15 H[<:Fz  
    [M?2axOC  
    p9(y b  
    4fEDg{T  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %,$n^{v  
           KpLmpK1  
    C* 7/iRe  
    7>vm?a^D2&  
     2eT?qCxqc  
    \8`?ir q"  
    感兴趣的优化函数 I=Y>z ^4  
    • 效率满足（>95%） a?c&#Jl  
    • 信噪比满足（<30db） qWt}8_"  
    • 杂散光满足（<5%） 8.E"[QktZ  
    7s9h:/Lu  
    11.总结 qUe _B  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  6@S6E(^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 >DqF>w.1  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Cy/&KWLenf  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 ;JW_4;-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 PNU(;&2<  
    em$pU*`P  
     7R+(3NU1A  
    QQ：2987619807 -%K!Ra\W  
     
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