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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 T:'JA  
     .TdFI"Yn  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 c%hXj#;  
    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。 y;fF|t<y  
    elhP!"G  
    2．模拟任务 N0^SWA|S  
    :Ch XzZ  
    J;>~PXB  
    DOE： ^yc8is'`  
    相位型衍射 PDw+Q  
    光束整形器 \xggIW.^0  
    直径：2mmx2mm psmDGSm,&  
    形状：圆形 6Y\TVRR  
    相位级次：16     _+aR| AEC  
    hGrX,.zj  
    v'?o#_La+  
    3.建模任务：入射光场 i}C%8} %  
    wGT>Xh!  
    ReM]I<WuY  
    高斯准直激光光束的光束参数 }za pN v  
    `W@jo~ y<  
    • 波长：632.8nm !idVF!xG  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;T0X7MNx  
    \6/ Gy!0h-  
    @J 5TDq @  
     # }}6JM  
    4.建模任务：期望输出光场 Dzu//_u  
    s:xJ }Ll  
    Z:AB (c  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: UcB&p t&  
    x"C7NW[$  
    • FWHM-直径：0.5mm /{[<J<(8  
    • 边缘宽度：50um |XG&[TI- "  
    • 效率：>95% l1<=3+d  
    • 信噪比（SNR）：>30dB AhA&=l i;  
    • 杂散光：<5% #&r}J  
    yl@Nyu  
     2SlL`hN>Z  
    M6Xzyt|  
    5.设计方案 2(~Zl\  
    5RWqHPw+  
    iZ}c[hC'3`  
    • 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）。 3o>JJJ=]  
    • 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）。 VO {z)_  
    z?Z"*z  
    0',buJncV  
     P`Now7! GW  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Pvt!G  
     (X\]!'A  
    :5j+^/   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 6qTMHRI  
    • 用户必须输入所需的信息 u0=&_Q(=  
    - 入射场 5HHf3E [  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） zvq}7,  
    - 系统参数 oidK_mU9q  
    - 制造条件 73'AQ")UJ  
    =ca[*0^Z7  
     |1A0YjOD  
    4<PupJ  
    7.设计过程 }xBO;  
    Srmr`[i  
    1##@'L|u  
    VKYljY0#  
    i={4rZOD^  
    (91ts$jH  
    NV(jp'i~  
    设计和优化过程由两步完成： C|IHRw`[  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 u]O}Ub`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 W" vkmk  
     0iR?r+|  
    8.系统模拟  Rm)hgmZ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 +'93%/:  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 cc`u{F9  
    • 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。 c1FSQ m81  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )l m7ly8a|  
    8mdVh\i!Kf  
     L.-qTh^P  
    j(;ou?Uh  
    9. 初始几何光学设计的结果 90iveb21}  
    I!9>"s12  
    qj:[NPwaM  
    [hot,\+f  
    N\.g+ W  
    感兴趣的优化函数 XA>uCJf  
    • 效率满足（>95%） KTmwkZcfYD  
    • 信噪比不满足（<30db） Uea2WJpX  
    • 杂散光不满足（>5% . bUmT!  
     lg )xQV  
    ~(tt.l#  
    2g5 4<G*e  
    ARnq~E@1  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ,+h<qBsV@  
           S[y_Ew zq  
    Lh-Y5(c o  
    reYIF*  
     <liprUFsn  
    jZmL7 V  
    感兴趣的优化函数 W]bytsl  
    • 效率满足（>95%） 7 u Q +]d  
    • 信噪比满足（<30db） Yg&/^  
    • 杂散光满足（<5%） `S? _=JIX  
    JS\]|~Gd  
    11.总结 T 8 ]*bw  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 D8E^[w!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]xb2W~  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "^{Hta  
    • 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。 T\4>4eX-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 :TKx>~`  
    g%^/^<ei  
     LB$0'dZU  
    QQ：2987619807 \0;w7tdo  
     
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