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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 OGiV{9U  
     m*X[ Jtr  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0q\7C[R_  
    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。 1c+]gIe  
    !A1)|/ a@  
    2．模拟任务  Xtq{%  
    I]!^;))  
    ?OdJqw0,G  
    DOE： 09o~9z0  
    相位型衍射 VOsqJJ3  
    光束整形器 F_uY{bg  
    直径：2mmx2mm ?[x49Ux,P  
    形状：圆形 ;@h0qRXW:h  
    相位级次：16     -G,^1AL>  
    Jw~( G9G  
    V 0nn4dVO  
    3.建模任务：入射光场 /WPv\L  
    R_sC! -  
    9;%CHb&  
    高斯准直激光光束的光束参数 YC]L)eafo`  
    w<9>Q1(  
    • 波长：632.8nm !QmzrX}h  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm qC!&x,}3  
    U }Hwto`R  
    k#bu#YZk  
     (J"T]-[  
    4.建模任务：期望输出光场 P\CDd=yWc  
    9t@:4O  
    ^7]"kg DA  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: YJxw 'U >P  
    h;lirvO|  
    • FWHM-直径：0.5mm g/=K.  
    • 边缘宽度：50um c^8o~K>w84  
    • 效率：>95% 4;`Bj:.  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ECa$vvK m  
    • 杂散光：<5% <*H^(0  
    acd:r%y  
     TaJB4zB  
    9@ $,oM=  
    5.设计方案 +&KQ28r  
    b=a!j=-D  
    CBf7]n0H  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 K7I&sS^x  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 &$`hQgi  
    ?B.~ AUN  
    x}$e}8|8YL  
     o-7>eE}+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 h06ku2Q  
     6)]f6p&e  
    _ nT{g  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )_zlrX  
    • 用户必须输入所需的信息 PU9`<3z5  
    - 入射场 l^NC]t  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） =j0x.f Se  
    - 系统参数 z1 i &Ge  
    - 制造条件  'k&?DZ!  
     V[pvJ(  
     wN37zPnV~  
    SN+ S6  
    7.设计过程 RK9>dkW  
    J3S&3+2G  
    sPNfbCOz  
    s_jBu  
    g( 0;[#@  
    MWuXI1  
    _8K%`6!"Z  
    设计和优化过程由两步完成： bm&87  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 D1,O:+[;.  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 aI#4H+/  
     ^c9ThV.v  
    8.系统模拟 <2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?SY<~i<K-  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }\v^+scD  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 }wt%1v-10U  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  e/e0d<(1  
    Pn TZ/|  
     d+z[\i  
    ^[h2%c$  
    9. 初始几何光学设计的结果 c|wCKn}`  
    MQcE6)  
    #G _/.h@  
    Z$K+ 7>^  
    J;~|p h  
    感兴趣的优化函数 ||TtNH  
    • 效率满足（>95%） snk$^  
    • 信噪比不满足（<30db） zjbE 7^ N  
    • 杂散光不满足（>5% -oBI+v&  
     1czG55 |  
    [J\DB)V/  
    >.dHt\  
    ;?9A(q_Z  
    10. 后续IFTA优化后的结果 L@|#Bbmx  
           !Cj(A"uqY  
    GXb47_b^  
    #0MK(Ut/  
     5]"BRn1*  
    K_-MkY?+  
    感兴趣的优化函数 LZWS^77  
    • 效率满足（>95%） AF#_nK) @  
    • 信噪比满足（<30db） i^%-aBZ  
    • 杂散光满足（<5%） , p0KLU\-  
    9G:TW|)L[Q  
    11.总结 OCx5/ 88X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9={N4}<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <%!J?  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 J9@}DB  
    • 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。 eOrYa3hQ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 yKDZ+3xK]  
    \y*j4 0  
     G*\sdBW!k  
    QQ：2987619807 oa0X5}D  
     
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