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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 !*%3um  
     #U/B,`= >  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 q0y?$XS  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 O!f* @  
    Ro:-u7q  
    2．模拟任务 wCvD4C.WH  
    raJyo>xXb5  
    l}AB):<Z  
    DOE： xs &vgel>  
    相位型衍射 n?,fF(  
    光束整形器 9/s-|jD  
    直径：2mmx2mm v2@M,xbxF:  
    形状：圆形 JmYi&  
    相位级次：16     wU#Q>ut'%  
    F"23>3  
    EoY#D'[  
    3.建模任务：入射光场 T  |j^  
    "Ln\ZYB]  
    w-nkf M~  
    高斯准直激光光束的光束参数 FpRK^MEkG  
    2N,*S   
    • 波长：632.8nm t%dPj8~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm GV[[[fu  
    8'cDK[L  
    ZRxB"a'  
     ;5=pBP.  
    4.建模任务：期望输出光场 <I|ryPU9{X  
    +vbNZqwz  
    b`:Eo+p   
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: f CVSVn"o  
    Vk_L*lcN  
    • FWHM-直径：0.5mm d#z67Nl6  
    • 边缘宽度：50um rz.`$b  
    • 效率：>95% )O&$-4gL'  
    • 信噪比（SNR）：>30dB aVtwpkgZ  
    • 杂散光：<5% ZK'I$p]b  
    oL6_Ya  
     gVl#pVO`N  
    Aqm0|GlJ  
    5.设计方案 Aio0++ r-  
    L]tyL)  
    uuC/F_='B  
    • 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）。 $Y4 Ao-@  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 [wOO)FjT  
    ?QMs<  
    !9N%=6\  
     &`%C'KZ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器  :D/R  
      3sw1y  
    }gn0bCJy  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @O(\ TIg  
    • 用户必须输入所需的信息 DuFlN1Z  
    - 入射场 L`p[Dq.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） a[JgR/E@x  
    - 系统参数 j"dbl?og  
    - 制造条件 z DK+8  
    fAm2ls7c  
     [gE2lfaEy  
    Ar$LA"vu4  
    7.设计过程 lwB!ti  
    "h#=ctCx"  
    #nd,cn  
    KG?]MVXA  
    u/zfx ;K  
    :=8vy  
    doa$ ;=wg  
    设计和优化过程由两步完成： }qg!Um0  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 lV 1|\~?4  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 93rE5eGs  
     $200?[  
    8.系统模拟 _96&P7  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .6hH}BM  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =sm(Z ;"  
    • 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。 O//e0?]W  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -Z@ p   
    prWid3}  
     g=%&p?1@E  
    83 n: h08  
    9. 初始几何光学设计的结果  ?b0\[  
    <vrx8Q*6  
    68SM br  
    OwEz( pj@  
    /IC' R"V a  
    感兴趣的优化函数 WAEKvM4*i0  
    • 效率满足（>95%） QJ /SP  
    • 信噪比不满足（<30db） 6IX!9I\sT  
    • 杂散光不满足（>5% We ->d |=  
     Dn[1BWM/7  
    Dz{e@+>M  
    anvj{1  
    YJy*OS_&  
    10. 后续IFTA优化后的结果 u%pief  
           x EBjfn  
    gr;M  
    (pmo[2kg  
     cNVdGY%&  
    1 W0;YcT]  
    感兴趣的优化函数 A=$oYBB  
    • 效率满足（>95%） ST3qg6Cq2J  
    • 信噪比满足（<30db） Vo%d;>!G\;  
    • 杂散光满足（<5%） VC.?]'OqD  
    X=3@M_Jzo  
    11.总结 [a3 0iE  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 I?>#neHc6  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 e-VL U;  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "|.(yN  
    • 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。 I?K0bs+6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ZwMw g t  
    <}%ir,8  
     .*j+?  
    QQ：2987619807 P5>CSWy%  
     
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