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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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    离线infotek
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 1!uBzO6/$  
     eT b!xb  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 suEK;Bk9  
    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。 >0HH#JW  
    /&Q{B f  
    2．模拟任务 ;nSF\X(;{  
    XFWpHe_ L  
    T0 K!Msz  
    DOE： E2DfG^sGV  
    相位型衍射 B:h<iU:'D  
    光束整形器 UZ<K'H,q  
    直径：2mmx2mm C0N :z.)4  
    形状：圆形 C1 ^%!)  
    相位级次：16     b8K]>yDAh  
    q7 PCMe  
    ;6/WjUDw<|  
    3.建模任务：入射光场 1(p:dqGS  
    1L,L/sOwB&  
    ZLjAhd)  
    高斯准直激光光束的光束参数 bK:U:vpYm  
    _?-oPb  
    • 波长：632.8nm L{1sYR%s\  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 2E }vuw=c  
    K]|UdNo  
    4jXo5SkEJ  
     z& ;8pZr  
    4.建模任务：期望输出光场 WEwa<%Ss  
    "Not /8J  
    ^QNc!{`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: JuO47}i]5  
    i"&FW&W  
    • FWHM-直径：0.5mm "3^tVX%$\[  
    • 边缘宽度：50um )$]lf }  
    • 效率：>95% Ki><~!L  
    • 信噪比（SNR）：>30dB lpG%rN!  
    • 杂散光：<5% y,5qY}P+  
    `,]Bs*~  
     `X<B+:>v-  
    j n^X{R\  
    5.设计方案 ^fsMfB  
    d?7?tL2  
    UDEGQ^)Xz|  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 X +!+&RAN*  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Z:9Q~}x8  
    b`X''6  
    oPi>]#X  
     BwT[SI<Sg  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 >._d2.Q'  
     n^nE&'[?0g  
    krfXvQJwJ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _v&fIo  
    • 用户必须输入所需的信息 CyIlv0fd}  
    - 入射场 Gd!-fqNa'x  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9rEBq&  
    - 系统参数 ~ *&\5rPb  
    - 制造条件 `n$Ak5f  
    }xsO^K  
     {<yapBMw  
    CY o m  
    7.设计过程 HAn{^8"@  
    Vg'R=+Wb  
     uo`R  
    WJq>%<#  
    u+V*U5v  
    g,d_  
    u=0O3-\h  
    设计和优化过程由两步完成： &3SS.&g4W  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 zA5nr`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 a/ A c^!(  
     9[qOfIny  
    8.系统模拟 aEN` `  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 2Wzx1_D "a  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |2do8z  
    • 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。 gBqDx|G  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 uZ?P{E,K  
    ZN8j})lE  
     jZ.yt+9  
    dgP e H8_  
    9. 初始几何光学设计的结果 'OnfU{Ai  
    ?("O.<  
    n=!T (Hk  
    1h@qcom9K_  
    {]>c3=~FQb  
    感兴趣的优化函数 m4m-JD|v  
    • 效率满足（>95%） ZO/e!yju  
    • 信噪比不满足（<30db） {N~mDUoJ|  
    • 杂散光不满足（>5% hi,=" /9  
     ]({ -vG\m  
     u 8o!  
    m]?Z_*1  
    IRbyW?/Xv  
    10. 后续IFTA优化后的结果 rf0Z5.  
           CA#g(SiZ  
    R%.`h  
    D=ej%]@iw  
     z)T-<zWO;  
    v\@qMaPY  
    感兴趣的优化函数 \d"\7SA  
    • 效率满足（>95%） }sxs-  
    • 信噪比满足（<30db） (}b~}X9  
    • 杂散光满足（<5%） ~IZ-:?+S^  
    d>f;N+O%  
    11.总结 oB 1Qw'J w  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 c=u+X` Q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "-f]d~P>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 IRg2\Hq  
    • 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。 c';~bYZ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 'bx}[  
    e]1=&:eX#d  
     ]\yB,  
    QQ：2987619807 HwFg;r  
     
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