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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 >3p \m  
     Q# ~Q=T'<  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ]{3)^axW;  
    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。 &S~zNl^m  
    q]T1dz?  
    2．模拟任务 r)y=lAyF>  
    nV"~-On  
    A,JmX  
    DOE： [w0QZyUn  
    相位型衍射 '))0Lh l  
    光束整形器 Q_"]+i]s@  
    直径：2mmx2mm uGwm r  
    形状：圆形 n&$j0k  
    相位级次：16     Ro\8ZXUQa  
    o} J&E{Tk  
    Jl( &!?j  
    3.建模任务：入射光场 cS5Pl  
    r+A{JHnN  
    dG@%jD)  
    高斯准直激光光束的光束参数 a!a-b~#cx  
    5x5@t :  
    • 波长：632.8nm ,)0H3t  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm kjIAep0rT  
    uZNTHD  
    v\c>b:AofD  
     %'b M){  
    4.建模任务：期望输出光场 {#ZlM  
    L uq#9(P  
    qraSRK5  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &*##bA"!B  
    Vx$\hcG  
    • FWHM-直径：0.5mm yMG1XEhuG  
    • 边缘宽度：50um '=39+*6?  
    • 效率：>95% C6VLy x  
    • 信噪比（SNR）：>30dB WA5&# kg\  
    • 杂散光：<5% bp* ^z,w  
    BBaQ}{F8>2  
     t>L;kRujVJ  
    R cAwrsd  
    5.设计方案 '}9x\3E  
    = i$Fl{vH  
    ^NRl//  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 (/z_Q{"N  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 x.]i }mt  
    )B T   
    xe]y]  
     (SWYOMo"  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ),0g~'I~D  
     5y d MMb  
    zZ7;jyD  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 B~6&{7 xc%  
    • 用户必须输入所需的信息 ;ic3).H  
    - 入射场 g,Lq)'N;O  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） w{I vmdto  
    - 系统参数 2a-w% (K  
    - 制造条件 EMh7z7}Rr  
    C;;Sih5  
     ' KP@W9j  
    .7Dtm<K#  
    7.设计过程 /sUYU (3  
    V_R@o3kv;  
    rx'RSo#1O  
    ]GMe \n  
    4-? C>  
    lsgh#x  
    9eGyyZg  
    设计和优化过程由两步完成： o15-ZzE-  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 KT_!d*  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 SbND Y{5RO  
     cbNTj$'b2u  
    8.系统模拟 *U^6u/iH  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 srPWE^&  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ls_'')yp  
    • 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。 .?D7dyU l1  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 68NYIyTW9  
    ~d o9;8v  
     S{Kiy#ltWc  
    FTH|9OP  
    9. 初始几何光学设计的结果 61,;Uc\T  
    dV*]f$wQ  
    i{Uc6 R6  
    QHDXW1+|^  
    &x=.$76  
    感兴趣的优化函数 v6[!o<@"a  
    • 效率满足（>95%） .sxcCrQE  
    • 信噪比不满足（<30db） 3oBtP<yG.  
    • 杂散光不满足（>5% |+"<wEKI  
     1[mXd  
    0m7Y>0wC6T  
    QMA%$  
    S$f9m  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ^7>3a/  
           aFc1|.Nm  
    <vnHz?71c  
    V8 e>l[tH  
     Kh"?%ZIa  
    QgrpBG  
    感兴趣的优化函数 T!-\@PB !  
    • 效率满足（>95%）  jPC[_g  
    • 信噪比满足（<30db） iMt:9|yF}8  
    • 杂散光满足（<5%） 00<cYy  
    @v$Y7mw3D  
    11.总结 qsF<!'m7`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ZWii)0'PV  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~{*7"o/  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $[9%QQk5<L  
    • 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。 -B>++r2A^  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 yID 164&r  
    jL y  
     'UkxS b  
    QQ：2987619807 zUDg&-J3  
     
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