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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 /5yW vra  
     BT#'<!7!  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 U.wgae].O;  
    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。 JN3Oe5yB2@  
     NsJUruN  
    2．模拟任务 U8< GD|  
    ND21;  
    M}%0=VCY7  
    DOE： }GGFJ"  
    相位型衍射 AE7>jkHB  
    光束整形器 oz[E>%  
    直径：2mmx2mm PJ #uYM  
    形状：圆形 KtV_DjH:  
    相位级次：16     uOW9FAW  
    39m#  
    .` ,YUr$.  
    3.建模任务：入射光场 z@iY(;Qo  
    sKHUf1   
    <cepRjDn  
    高斯准直激光光束的光束参数 ] YQ*mvI]  
    7 v`Y*D  
    • 波长：632.8nm p=7kFv  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 9B*SWWAj  
    q"]-CGAa  
    elP`5BuN  
     u4.-AY {  
    4.建模任务：期望输出光场 J@yy2AZnO  
    ;o8cfD.z  
    2V F|T'h  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: P5aHLNit  
    uMqo)J@s  
    • FWHM-直径：0.5mm JLg_oK6  
    • 边缘宽度：50um QiwZk<rb  
    • 效率：>95% V?5_J%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB M}@^8  
    • 杂散光：<5% tnKzg21%  
    YjG0: 9  
     Txw,B2e)>  
    +o_`k!  
    5.设计方案 nTYqZlI,  
    ,L_p"A  
    =ohdL_6  
    • 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）。 Vr5a:u'  
    • 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）。 m0\(a_0V  
    5(U.<  
    gk] r:p<O  
     m'429E]\S  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 x28Bz*O  
     x{ZcF=4  
    ?f&*mp  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 L@[bgN`=v  
    • 用户必须输入所需的信息 ,Xb:f/lB  
    - 入射场 R$w=+%F  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） R\X=Vg  
    - 系统参数 , :kCt=4%  
    - 制造条件 c?z% z&  
    GU"MuW`u2  
     =@ON>SmPs  
    sY1*Wo lA  
    7.设计过程 8K1+ttjm  
    0e/~H^,SQ  
     ExnszFX*  
    3btciR!N]  
    *!nS4 [d  
    3HfT9  
    Q>z0?%B  
    设计和优化过程由两步完成： sQt@B#;  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 dn5T7a~   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 d5u,x.R  
     ^(6.P)$  
    8.系统模拟 @c.QrKSaD  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g=Qj9Z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `d8$OC  
    • 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。 ~%GUc ~  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ?DpMR/  
    G%4vZPA  
     cvc.-7IO  
    c{&sf y  
    9. 初始几何光学设计的结果 iF`E> %#  
    LWIU7dw  
    EcP"GO5  
    tb_}w@:kU  
    0ED(e1K#B  
    感兴趣的优化函数 c.d*DM}W  
    • 效率满足（>95%） mWka!lT  
    • 信噪比不满足（<30db） b},OCVT?  
    • 杂散光不满足（>5% f)gA.Rz  
     qKWkgackP  
    7] ~'8  
    2M|jWy_  
    #>!!#e!*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 I-+D+DhRx  
           N!btj,vx  
    n1!u aUC  
    McA,  
     TrHBbyqk  
    k deJB-  
    感兴趣的优化函数 T\2cAW5  
    • 效率满足（>95%） =k0l>)  
    • 信噪比满足（<30db） 0R *!o\y  
    • 杂散光满足（<5%） iUSs)[]H>  
    Z/a]oR@  
    11.总结 )8P<ZtEU  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 YMm Fpy  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 9/Q5(P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ];(w8l  
    • 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。 /A{znE  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ;l~gA|A  
    q \0>SG  
     PBkKn3P3  
    QQ：2987619807 F#W'>WBU  
     
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