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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 EAiE@r>4  
     2p'ujAK  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ACQbw)tiv}  
    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。 ' *hy!f]  
    29eg.E  
    2．模拟任务 &.XYI3Ab1  
    o&M2POI~q  
    9e^HTUFbG  
    DOE： z@@w?>*  
    相位型衍射 :5 XNV6^|  
    光束整形器 llG^+*Y8t  
    直径：2mmx2mm .1F(-mLd  
    形状：圆形 a3}#lY):  
    相位级次：16     |M&i#g<A;  
    )nJo\HFXv  
    +%yVW f  
    3.建模任务：入射光场 ki/xo^Y2<  
    -"*UICd  
    00s&<EM  
    高斯准直激光光束的光束参数 2 de[ yz  
    #'"zyidu  
    • 波长：632.8nm GJlkEWs  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm BN!N_r  
    }9Yd[`  
    9G)Sjn`AQ  
     w.s-T.5.j  
    4.建模任务：期望输出光场 Fqtgw8  
    S 6e<2G=O  
    +<cvyg5U  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: xDRNtLj<u  
    CE :x;!}cd  
    • FWHM-直径：0.5mm wPhN_XV  
    • 边缘宽度：50um 'n'83d)z  
    • 效率：>95% v=n'#:k  
    • 信噪比（SNR）：>30dB b-sbRR  
    • 杂散光：<5% 3&*_5<t\X  
    OC)~psQK  
     %EC{O@EAk  
    >:5^4/fo*  
    5.设计方案 bj6-0`  
    ]-  
    $L|YllD%  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 8<cD+Jtj  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 %;5AF8#c  
    S;0,UgB1  
    SSi-Z  
     B o@B9/ABv  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;Od;q]G7L  
     P(z#Wk  
    We^! (G  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Y yI4T/0s_  
    • 用户必须输入所需的信息 ^1d"Rqtv  
    - 入射场 6.]x@=Wm  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） XhF7%KR  
    - 系统参数 1UR ;}  
    - 制造条件 qEd!g,Sx  
    C[cNwvz  
     [" '0vQ  
    hY5G=nbO*  
    7.设计过程 XS!mtd<q  
    WU}?8\?U%  
    OG\TrW-ug  
    L,I5/K6  
    _)4YxmK%  
    P%Fkd3e+  
    JXR_klx  
    设计和优化过程由两步完成： aOWE\I c8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 nxzdg5A(w  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 xRZ9.Agv_  
     y  @&Cn  
    8.系统模拟 A0x"Etbw)  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,TuDG*YA  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~b}@*fq  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 zE"ME*ou  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 zu6Y*{$>g  
    'BE &lW  
     3EGQ$  
    yGN@Hd:9  
    9. 初始几何光学设计的结果 U1&pcwP  
    R#ayN*  
    #q2 cVN1  
    n-q  
    W}6(;tI  
    感兴趣的优化函数 5B+>28G%  
    • 效率满足（>95%） {Mt4QA5iZ  
    • 信噪比不满足（<30db） tz(\|0WDQ  
    • 杂散光不满足（>5% ,X Zo0 !  
     hr%O4&sa  
    /|{Yot e  
    y( M-   
    *Vk%"rwaG  
    10. 后续IFTA优化后的结果 k(n{$  
           i#I+   
    aL\vQ(1zO  
    ,Y~{RgG  
     (;1FhIi&  
    #*^vd{fl  
    感兴趣的优化函数 +dWx?$n  
    • 效率满足（>95%） ,o(7z^1Pe;  
    • 信噪比满足（<30db） y~)rZ-eSB  
    • 杂散光满足（<5%） L(tA~Z"k  
    57/9i> @  
    11.总结 n-m+@jRz  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 odxsF(Q0p  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 qx0RCP /s  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 w*.q t<rH)  
    • 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。 F,0 @z/8a  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 %-? :'F!1  
    J[ 9yQ  
     =ogzq.+|  
    QQ：2987619807 bH}6N>Fp  
     
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