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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 .;}pU!S~R  
     }8X:?S %  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 r6/<&1[  
    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。 ; vhnA$'a  
    0honHP  
    2．模拟任务 ;+! xZOmm  
    Z'Zd[."s  
    gB'`I(q5.  
    DOE： A` oa|k!U  
    相位型衍射 pzYG?9cwz  
    光束整形器 | eK,Td%  
    直径：2mmx2mm Y-?51g[u  
    形状：圆形 `jt(DKB+J  
    相位级次：16     !WDn7j'A  
    VdYOm  
    +._f.BRmX.  
    3.建模任务：入射光场 J78Qj[v  
    "otr+.{`*  
    0!)U *+j,  
    高斯准直激光光束的光束参数 puk4D  
    3<yCe%I:  
    • 波长：632.8nm ',<{X (#(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 4t"*)xy  
    thR|h+B  
    "4k"U1  
     R#r h  
    4.建模任务：期望输出光场 6i55Ja  
    qsQ]M^@>  
    (gv=P>:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7UY('Q[  
    S;G"L$&\  
    • FWHM-直径：0.5mm nau~i1  
    • 边缘宽度：50um g5?r9e  
    • 效率：>95% pvK \fSr  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $v2S;UB v*  
    • 杂散光：<5% Tm'lN5}&9  
    yKel|vM#  
     })Ix .!p  
    xUV_2n+  
    5.设计方案 $,!dan<eA  
    KI^q 5D ?  
    U]1>?,Nk'3  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 >:(6{}b  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 LD7? .  
    89?3,k  
    <[*h_gE5  
     Vw6>:l<+<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 F=P+;%.  
     xV }:M  
    mCZF5r  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !M#?kKj  
    • 用户必须输入所需的信息 96^1Ivd  
    - 入射场 KR+aY.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） hvwnG>m\  
    - 系统参数 23.y3t_?  
    - 制造条件 10a=YG  
    5G dY7t_1  
     "oKj~:$  
    }-k_?2"A  
    7.设计过程 t(LlWd  
    ; +#za?w  
    ~`W6O>  
    H-PW(  
    kM}ic(K  
    Q*oA{eZY  
    D:S6Mu  
    设计和优化过程由两步完成： Es ZnGuY  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >"m@qkh  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Oa3=+_C~$1  
     96([V|5K  
    8.系统模拟 A$$R_3ne  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _tWfb}6;Zb  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9Le/'ovq  
    • 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。 t8a@L(J$  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,AFC1t[0  
    xhp-4  
     OGD8QD  
    ;^*+:e  
    9. 初始几何光学设计的结果 1'@lg*^9  
    LgD{!  
    /oix tO)  
    8M(|{~~3:  
    +p%5/ smfs  
    感兴趣的优化函数 1zEZ\G  
    • 效率满足（>95%） u" NIG  
    • 信噪比不满足（<30db） g)| ++?  
    • 杂散光不满足（>5% 5;i!PuL  
     HK,G8:T  
    %I2xK.8=  
     el*pYI  
    &>wce 5uV  
    10. 后续IFTA优化后的结果 7T(OV<q;#  
           4jyr\=42F'  
    \w@_(4")Qb  
    ;JD3tM<  
     cM7k){  
    O+UV\  
    感兴趣的优化函数 E?c{02fu  
    • 效率满足（>95%） &j~|3  
    • 信噪比满足（<30db） c#4L*$ViF  
    • 杂散光满足（<5%） &l!{!f4  
    CFS3);'<|  
    11.总结 O%q;,w{prW  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {dr&46$p  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Lw+1|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,mBKya)  
    • 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。 Dy!bj  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~)_ ?:.Da  
    YO!7D5rV#  
     l1|,Lr  
    QQ：2987619807 xvz5\s|b  
     
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