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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 %$ir a\ sM  
     o <D3Y95b  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 nIV.9#~&  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 l$qStL*8O  
    to!mz\F  
    2．模拟任务 dysX  
    H5AK n*'7  
    :k ME  
    DOE： MtZt8s  
    相位型衍射 ;OQ'B=uK  
    光束整形器 2I]]WBW#:  
    直径：2mmx2mm q)K-vt)98  
    形状：圆形 i O%Zd[  
    相位级次：16     gro7*<  
    ~:/%/-^  
    Y]+e  Df  
    3.建模任务：入射光场  /,1SE(  
    }.fL$,7a  
    Yl)eh(\&J  
    高斯准直激光光束的光束参数 |`_ <@b  
    $kxu;I  
    • 波长：632.8nm )3]83:lD2  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm lSn5=^]q  
    ]PR|d\O  
    `"xk,fVYd  
     O%YjWb  
    4.建模任务：期望输出光场 QO5OnYh  
    I;Al? &uw  
    #joF{ M{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }': EJ~H  
    *C4~}4WT\  
    • FWHM-直径：0.5mm ?)!SmN/  
    • 边缘宽度：50um a);O3N/*I  
    • 效率：>95% " t5 +*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?gd'M_-J,  
    • 杂散光：<5% f*{M3"$E  
    sTd}cP  
     x9xzm5  
    $!3gN%  
    5.设计方案 8_"3Yb`f  
    hf_R\C(c  
    R&NpdW N  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 f zLANya  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Z -pyFK\  
    pZu?V"R  
    bHO7* E  
     /t$rX3A  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 | d~B]65t  
     uAp -$?  
    hA@zoIoe  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 GMEw  
    • 用户必须输入所需的信息 h^['rmd  
    - 入射场 BD hLz  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） uPFRh~ (b  
    - 系统参数 B:e.gtM5  
    - 制造条件 40 A&#u9o  
    CI IY|DI`l  
     ''_,S,.a20  
    USE   
    7.设计过程 5_v5  
    XQK^$Iq]V  
    $X`bm*  
    _i-\mR_~  
    1W*V2`0>  
    Z/xV\Ggx  
    w-J"zC  
    设计和优化过程由两步完成： a4%`"  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ,r@xPZPz:e  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 YQN.Ohtv*F  
     g+igxC}2z  
    8.系统模拟 +IvNyj|  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 V:(y*tFA  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8098y,mQe  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 eUYZxe :6  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 J(4g4?  
    QQ*gFP.Ao  
     O97VdNT8  
    Dq|GQdZ>o  
    9. 初始几何光学设计的结果 yGRR8F5>(  
    E\ tL   
    ^Fn%K].X  
    Hyf"iYv+  
    -jFP7tEv  
    感兴趣的优化函数 B<Ol+)@,}  
    • 效率满足（>95%） 2v4W6R  
    • 信噪比不满足（<30db） 1^S'sWwe  
    • 杂散光不满足（>5% X|,["Az 8  
     )GK+  
    z23#G>I&  
    NJk)z&M  
    ;r3}g"D@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 (9E( Q*J5x  
           lHcA j{6  
    : g 5(HH  
    ~)_K"h.DY  
     emA.{cVr!  
    rjXnDh]MC  
    感兴趣的优化函数 d<!IGt4Ky  
    • 效率满足（>95%） {aoM JJq  
    • 信噪比满足（<30db） 5lGQ#r  
    • 杂散光满足（<5%） p:Oz<P  
    '(tj[&aL  
    11.总结 X6'H`E[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 w;~>k%}j  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \Y+")  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 nX)f'[ 7  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 #,TELzUVE  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 l~NEGb  
    7_KXD#  
     q~j)W$k  
    QQ：2987619807 S"Kq^DN  
     
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