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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 ")"VQ|$y  
     ,5HQHo@  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 b"t95qlL  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 E!&A[TlX\  
    ]tL9y<  
    2．模拟任务 -z./6dQ  
    '+N!3r{G  
    \%z#|oV#<  
    DOE： fGHYs  
    相位型衍射 O&Q_ vY  
    光束整形器 S)of.Nq.;  
    直径：2mmx2mm d76k1-m\o  
    形状：圆形 O7 %<(  
    相位级次：16     N}b/; Y  
    fi^ I1*S  
    3r!6Z5P7{'  
    3.建模任务：入射光场 ,y>,?6:>  
    "<H.F 87Z)  
    eTem RNz  
    高斯准直激光光束的光束参数 trcG^uV  
    h`X)sC+  
    • 波长：632.8nm 0]?} kY  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm m.e+S,i  
    IL`X}=L_  
    Fxdu)F,~u  
     Y m=ihQ|  
    4.建模任务：期望输出光场 -U~]Bugvh  
    htX;"R&  
    \7rFfN3  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: c""*Ng*T  
    A(G%9'T  
    • FWHM-直径：0.5mm b<>GF-`w  
    • 边缘宽度：50um mIgc)"  
    • 效率：>95% gR}> q4b  
    • 信噪比（SNR）：>30dB NFw7g&1;Kp  
    • 杂散光：<5% EjW3_ %  
    u+%Ca,6  
     xDU>y  
    'NHtCs=F   
    5.设计方案 ]Ir{9EE v  
    '8\7(0$c  
    @q:v?AO  
    • 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）。 |b" h+  
    • 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）。 m}&cXY  
    /(Mi2$@v1  
    t&}Z~Zp  
     S`g:z b_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5Z"IM8?  
     I,;@\  
    TP7'tb  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 XCr\Y`,Z@  
    • 用户必须输入所需的信息 .XDY1~w0  
    - 入射场 ^'>kZ^w0  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +c;/hM<IX.  
    - 系统参数 +Tz Z   
    - 制造条件 ,p2BB"^_i  
    ; ^+#  
     YuufgPE*H  
    !-%fCg(B  
    7.设计过程 ETU.v*HT]  
    x?s5vxAKf  
    n[DQ5l  
    {6H%4n  
    '](4g/%  
    ]gHxvT\E  
    N6K%Wkz  
    设计和优化过程由两步完成： 74f3a|vx/  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b^ wWg  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /I Ql  
     8/q6vk><  
    8.系统模拟 oVi_X98R  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 0zH^yx:ma  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 j{}-zQ]n  
    • 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。 x~1.;dBF  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *;^!FBT  
    fDe4 [QQ8  
     5W hR |  
    Ce&nMgd~  
    9. 初始几何光学设计的结果 2K >tI9);  
    @L?X}'0xI4  
    (EZ34,k'S  
    W5'07N^  
    O5}/OH|j  
    感兴趣的优化函数 Q I!c=:u  
    • 效率满足（>95%） W?+U%bIZ9  
    • 信噪比不满足（<30db） e|Ip7`  
    • 杂散光不满足（>5% `v2]Jk<  
     $7Sbz&)y3  
    !r=^aa(\  
    >)5=6{x  
    Eu%19s; u  
    10. 后续IFTA优化后的结果 do3 BI4Q  
           ZHPsGHA  
    agQ5%t#  
    mX@Un9k  
     G`!ff  
    Ub1?dk   
    感兴趣的优化函数 @\~qXz{6J  
    • 效率满足（>95%） 9`[#4'1Mik  
    • 信噪比满足（<30db） }h+_kRQ  
    • 杂散光满足（<5%） eFO+@  
    TF\<`}akX  
    11.总结 b0\'JZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ONx|c'0g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ZqI.n4:9  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 G5^gwG+  
    • 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。 "|1MJuY_6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ef fp^7 3  
    P1P P#>E-2  
     + n1jP<[<N  
    QQ：2987619807 E\M{/.4 4  
     
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