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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 i~6qOlLD-  
     RI_3X5.KQ  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 "M.vu}~>  
    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。 9rmOf Jo:  
    x, ^j=n  
    2．模拟任务 (-(sBQa+  
    B@Q Ate7   
    v5GV"qY  
    DOE： 9q -9UC!g  
    相位型衍射 w+~s}ta2^  
    光束整形器 x;Jy-hMNl  
    直径：2mmx2mm 0"L_0 t:  
    形状：圆形 Rx 4 ;X  
    相位级次：16     i7w>Nvj]  
    Z;QbqMj  
    3X&}{M:Qo  
    3.建模任务：入射光场 &pD6Qq{  
    n15F4DnP  
    Vn6g(:\w  
    高斯准直激光光束的光束参数 tQ:)j^\  
    viT/$7`AI  
    • 波长：632.8nm =:zmF]j9  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm RS~jHwIh  
    h+! Ld^'c  
    RAQi&?Ko  
     n%]1p36  
    4.建模任务：期望输出光场 w"O^CR)  
    [ENm(e$sI  
    Ii /#cdgF  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: fKMbOqU_  
    Dxu2rz!li-  
    • FWHM-直径：0.5mm .R` {.~_{!  
    • 边缘宽度：50um M3350  
    • 效率：>95% ^6 F-H(  
    • 信噪比（SNR）：>30dB `2y2Bk  
    • 杂散光：<5% <3iL5}  
    MkG3TODfHB  
     PG8|w[V1"  
    lUd/^u`  
    5.设计方案 'dp3>4  
    Lc!% 3,#.  
    vJT %ET  
    • 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）。 c@%:aiEl  
    • 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）。 |~Hlv^6H  
    +v3@WdLcD  
    iXt >!f*  
     xZ} 1dq8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 W~J@v@..4  
     4 e1=b,  
    WhsTKy&E  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Lf|5miO  
    • 用户必须输入所需的信息 z!quA7s<]  
    - 入射场 `w1|(Sk$h  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） n0:Y* Op  
    - 系统参数 ML!Z m[I9  
    - 制造条件 4~8++b1/;  
    pt&(c[  
     GpV"KVJJ/  
     q[#2`  
    7.设计过程 00 Qn1  
    {%ZD ^YSA  
    JW;DA E<  
    u;m[,  
    GU\}}j]  
    3zU!5t g  
    <J4|FOz!=  
    设计和优化过程由两步完成： st"uD\L1p:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 > Q+Bw"W<  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >L F y:a  
     ?+)O4?#  
    8.系统模拟 p}%T`e=Z9  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 $IzhaX  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \*Ro a&<!  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ]p/f@j?LU  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 g/&`NlD  
    ZtPq */'  
     u6{= Z:  
    SnsOuC5Ah  
    9. 初始几何光学设计的结果 ) # le|Rf  
    Z?yMy zT  
    _zq"<Q c  
    #'N"<o[  
    1'wwwxe7  
    感兴趣的优化函数 kXGJZ$  
    • 效率满足（>95%） / E~)xgPM<  
    • 信噪比不满足（<30db） WZ @/'[  
    • 杂散光不满足（>5% Fp52 |w_  
      :feU  
    al<[iZ  
    @giJ&3S,  
    9~8 A>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ns|)VX   
           ;fLYO6  
    Gq_rZo(@  
    `NqX{26GV+  
     \8v{9Yb  
    v0762w  
    感兴趣的优化函数 /XtpGk_1)  
    • 效率满足（>95%） \mRRx#-r%  
    • 信噪比满足（<30db） H4[];&]xr  
    • 杂散光满足（<5%） #w\Bc\  
    T=6fZ;7  
    11.总结 W`HO Q  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +X)n}jh  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 :<$B o  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 s ~'><ioh  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 !QK ~l  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 h/u>F$}c  
    P70\ |M0~y  
     IR ; DdF  
    QQ：2987619807 v0EF?$Wo  
     
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