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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 ^b|I^TN0  
      wlsx|  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 >{9VXSc  
    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。 H  XFY  
    rS+) )!  
    2．模拟任务 #p7gg61  
    e!o\AB%d  
    >MSK.SNh  
    DOE： : p)R,('g  
    相位型衍射 .9WOT ti  
    光束整形器 NbTaI{r  
    直径：2mmx2mm d7mn(= &  
    形状：圆形 KeRC8mYp  
    相位级次：16     j7QK8O$XL  
    $(+xhn(O  
    v+[S${  
    3.建模任务：入射光场 g4W/T  
    /}J_2  
    TET=>6  
    高斯准直激光光束的光束参数 |Olz h63k:  
    v|\#wrCT?  
    • 波长：632.8nm /CMgWGI  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm K *{RGE  
    +/l@o u'  
    S89j:KRXH%  
     vz>9jw:Y  
    4.建模任务：期望输出光场 <\fA}b  
    5S2 j5M00  
    JN4gH4ez)  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: !LM`2|3$  
    HA,8O [jon  
    • FWHM-直径：0.5mm J*MH`;-  
    • 边缘宽度：50um "]kzt ux  
    • 效率：>95% !02y'JS1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Maq`Or|4  
    • 杂散光：<5% LT o5v  
    W]DGt|JP  
     [@5cYeW3.  
    8Iu6r}k?~`  
    5.设计方案 tgl(*[T2  
    'I+S5![<  
    "uT2 DY[  
    • 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）。 _z8"r&  
    • 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）。 RXg\A!5GV  
    m_CW Vw  
    ib#rT{e  
     ~3M8"}X;L  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 iE HWD.u  
     nDO7  
    ]u!s-=3s  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 T4Vp0i  
    • 用户必须输入所需的信息 )W>$_QxbN  
    - 入射场 ^|p D(v  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） - _ 8-i1?  
    - 系统参数 UPr& `kaJ  
    - 制造条件 O8b#'f~  
    #b;k+<n[X  
     utuWFAGn A  
    O/FI>RT\H  
    7.设计过程 % &&)[  
    hnB`+!  
    6H: fg  
    *]NfT}}  
    W_E^+Wl@  
    Khi;2{`  
    B>>_t2IU  
    设计和优化过程由两步完成： &V$cwB  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 _s#]WyU1g  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 R:&y@/JY8[  
     YVa,?&i=N  
    8.系统模拟 JygJ4RI%j  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 \wsVO"/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5I1YB+$}e  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 } % Ie  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ]r3/hDRDL@  
    }xt^}:D  
     @ Do.Wgt  
    %LP4RZ  
    9. 初始几何光学设计的结果 6q8}8;STTY  
    &z40l['4bz  
    }DM W,+3  
    {[tmz;C  
    X>yDj]*4P  
    感兴趣的优化函数 ukEJD3i  
    • 效率满足（>95%） SyI~iW#Y1  
    • 信噪比不满足（<30db） ;YY<KuT  
    • 杂散光不满足（>5% i6k6l%  
      8Cp@k=  
    A :KZyd"Z  
    xtD(tiqh.;  
    Vn kh Y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 }:c~5whN  
           qMVuFw Phi  
    EK=0oy[  
    '_4apyq|  
     %m f)BC  
    u8KQV7E  
    感兴趣的优化函数 n/(}|xYU  
    • 效率满足（>95%） 48^C+#Jbc  
    • 信噪比满足（<30db） 3%(r,AD  
    • 杂散光满足（<5%） %n9ukc~$p  
    rZpsC}C'  
    11.总结 1c#\CO1l  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Mz(?_7  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ?2da6v,t  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 y[.lfW?)  
    • 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。 .rO~a.kG  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 X9|*`h<  
    X41Qkf{  
     yH-&o,  
    QQ：2987619807 4[x` \  
     
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