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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 qX; F+~  
     v`jHd*&6)  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 6$f\#TR  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 s$(%?,yf2  
    i7v =o#  
    2．模拟任务 'ey62-^r6  
    #`f{\  
    #d*gWwnx"  
    DOE： L|:CQ  
    相位型衍射 _uL[ Z  
    光束整形器 olA+B  
    直径：2mmx2mm S-ZN}N{,6  
    形状：圆形 JZ*.;}"  
    相位级次：16     rly%+B `/  
    5XzsqeG|  
    fH?A.JP=a  
    3.建模任务：入射光场 D/ sYH0.V$  
    z}.6yHS  
    4\p%|G^hU  
    高斯准直激光光束的光束参数 }p)Hw2  
    x Gbq,~_r  
    • 波长：632.8nm 3 =c#LUA`  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm /988K-5k  
    W,[QK~  
    H?M:<q0|G  
     f-|zh#L  
    4.建模任务：期望输出光场 GvgTbCxnN  
    O6 s3#iu  
    `-{? !  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: x4g/ok  
    /'E[03I~  
    • FWHM-直径：0.5mm d!}oS<6  
    • 边缘宽度：50um V=th-o3[  
    • 效率：>95% ?6nB=B)/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB {^(uoB C/  
    • 杂散光：<5% j}s/)}n|  
    <?}pCX/O  
     vr{|ubG]d  
     qsXkm4  
    5.设计方案 {X{S[(|  
    s^IC]sW\%  
    Fw{#4  
    • 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）。 vM!2?8bEFd  
    • 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）。 _u u&?<h  
    :@"o.8p   
    |e+3d3T35  
      U#K4)(C  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 <H-kR\HF  
     z~tdLtcX  
    2yZ~j_AF[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ebNRZJ?C,  
    • 用户必须输入所需的信息 VS ;y  
    - 入射场 vV$^`WY4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "v`q%(TA  
    - 系统参数 K5T1dBl,0  
    - 制造条件 T+zhj++  
    Q&w_kz.  
     Ta/zDc"e  
    ]v),[]Xs  
    7.设计过程 ?V+\E2  
    kONn7Itbu  
    \v\ONp"  
    RU'a 8j+W  
    kdlmj[=  
    ]3,  
    -!qjBK,`X  
    设计和优化过程由两步完成： u9~Ncz  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 F%&lM[N%  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 u,`3_I^  
     IDw`k[k  
    8.系统模拟 4g2`[<S  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `AvK8Wh<+  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 1y6<gptx  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 hEZo{0:b"  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 NF4(+E9g  
    cZF|oZ6<  
     f{O-\  
    yHC[8l8%  
    9. 初始几何光学设计的结果 0F![<5X  
    I3r")}P  
    r#1W$~?>  
    %3TioM[B  
    ')yYpWO  
    感兴趣的优化函数 qN' 3{jiPL  
    • 效率满足（>95%） ni2 [K`  
    • 信噪比不满足（<30db） Opg_-Bf  
    • 杂散光不满足（>5% 5{+2#-  
     ^'tT_ gT  
    oMLs22Do?  
    e1JH N  
     "$J5cco  
    10. 后续IFTA优化后的结果 N#RC;  
           XRQ1Uh6  
    Pw]r&)I`y[  
    NvTK7? v  
     O`%F{&;29  
    nHDKe )V  
    感兴趣的优化函数 E $\nb]JQ  
    • 效率满足（>95%） ^q/$a2<4  
    • 信噪比满足（<30db） Nl,iz_2]  
    • 杂散光满足（<5%） +e*C`uP!  
    p< 0=. ~  
    11.总结 B<-("P(q  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 SB('Nqih  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f_LXp$n  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 !t~tIJ>6  
    • 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。 4 $Kzh  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 UY({[?Se  
    F @Wi[K  
     =L1%gQJJ&  
    QQ：2987619807 %(6+{'j~#  
     
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