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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 )i q-yjO6  
     @95FN)TXZY  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 5>VY LI  
    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。 `L:CA5sBud  
    "mX\&%i6\p  
    2．模拟任务 *Kyw^DI  
    .b\$MZ"(  
    vesJEaw7  
    DOE： rJFc({ 0  
    相位型衍射 Z -,J)gW  
    光束整形器 .tkT<o-u<J  
    直径：2mmx2mm 5pU2|Bk /  
    形状：圆形 G,TM-l_uw  
    相位级次：16     X_qf"|i  
    YRv&1!VLE  
    wg ^sGKN  
    3.建模任务：入射光场 J~%K_~Li  
    v4?x.I  
    u4m,'XR  
    高斯准直激光光束的光束参数 H1I{/g  
    fKp#\tCc y  
    • 波长：632.8nm (*1v\Q  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ng:kA%! Q  
    yvgrIdEP  
    : q ti  
     0~HKiH-  
    4.建模任务：期望输出光场 6UevpDB  
    :}r.  
    SaC d0. h  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: qud\K+  
    ,REJt  
    • FWHM-直径：0.5mm a,3j,(3  
    • 边缘宽度：50um tyfTU5"x  
    • 效率：>95% Op"M.]#  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :`E8Z:-R  
    • 杂散光：<5% bfA=3S"0  
    ~ns7O  
     ;^ La"m  
    l_EM8pL,f  
    5.设计方案 )>b.;  
    k4,BNJt'Z  
    YhbZ'SJ  
    • 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）。 [~kdPk  
    • 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）。 /c"efnb!  
    '7D,m H  
    N+LL@[  
     PlF87j (  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 d}LRl"_n  
     4 SHU  
    b3S.-W{p.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 WX}xmtLs  
    • 用户必须输入所需的信息 Q?8R[i  
    - 入射场 0q.Ujm=,z  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .fN"@l  
    - 系统参数 S{FROC~1R  
    - 制造条件 WuPH'4b 5  
    :@1eph0  
     !lxTX  
    F^N82  
    7.设计过程 c~{9a_G  
    YX=2jI  
    =`*O1a  
    qb5#_1qz+^  
    T<JwD[ (  
    cE`6uq7 p  
    %|^OOU}  
    设计和优化过程由两步完成： %{(x3\ *&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Zq,9&y~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Dfps gY)/?  
     ~/8M 3k/  
    8.系统模拟 $U$V?x uE  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 h G gx  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 < 'f dkW  
    • 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。 "z0zpHXek  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 N=5)fe%{4  
    >$ NDv  
     2pzF5h  
    `(1K  
    9. 初始几何光学设计的结果 W%.v.0   
    {r> .G7P6  
     )LJnLo+  
    yu6`66h)  
    f6_];]yP  
    感兴趣的优化函数 :(a]V"(&Eq  
    • 效率满足（>95%） n6*En7IVh  
    • 信噪比不满足（<30db） (RUT{)p[  
    • 杂散光不满足（>5% &ISb~5  
     N[<H7_/3  
    6`0mta Q  
    Nru7(ag1~  
    B|C/ Rk6?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 za:a)U^n  
           f'<Q.Vh<  
    v1|Bf8  
    \k]x;S<a  
     &K43x&mFF  
    :9R=]#uD  
    感兴趣的优化函数 :}h>by=  
    • 效率满足（>95%） X=6y_^  
    • 信噪比满足（<30db） !eAo  
    • 杂散光满足（<5%） L4b:F0  
    4-kZJ\]  
    11.总结 (]RM6i7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 $xOI 1|d   
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 [U@ *1  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 6ns! ~g@  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 Tx 1 vL  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 -*~CV:2iq-  
    9U {y1}  
     +vNZW@_$D  
    QQ：2987619807 hY*0aZ|(  
     
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