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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 CY5w$E  
     k|l5"&K~.  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 "s> >V,  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 ;i}i5yv2  
    <(Tiazg  
    2．模拟任务 G6<HO7\  
    Qz# 3p3N?  
    8Y7 @D$=w  
    DOE： #*\Ry/9Q  
    相位型衍射 a&8l[xe1  
    光束整形器 cJ2y)`  
    直径：2mmx2mm we }#Ru*  
    形状：圆形 MHGjvSx  
    相位级次：16     \y@ eBW  
    {GAsFnZk  
    H a90  
    3.建模任务：入射光场 4YBf ~Pp  
    iq,ah"L  
    aQxe)  
    高斯准直激光光束的光束参数 :82?'aR  
    f<^ScFVR  
    • 波长：632.8nm kGruo5A  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Z0{f  
    2NyUmJ42  
    B%)zGTp6  
     ys/`{:w8p  
    4.建模任务：期望输出光场 uF+);ig  
    f(^33k  
     {`tHJ|8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: tsB.oDMP  
    G,+xT}@wu  
    • FWHM-直径：0.5mm is64)2F](  
    • 边缘宽度：50um $U\!q@'$  
    • 效率：>95% "sdcP8])d  
    • 信噪比（SNR）：>30dB nR(#F9  
    • 杂散光：<5%  fF\*v  
    GOUY_&}tL  
     ZCj>MA  
    Rd`{qW  
    5.设计方案 2Y9y5[K,F)  
    MacL3f  
    Ma% E&.ed  
    • 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）。 :8GlyN<E  
    • 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）。 e!TG< (S  
    |G[{{qZM5  
    9NJ=~Ub-  
     GjG{qR  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Rc$=+K#  
     Uyz;U34 oI  
    u?F7 L8q]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Dh*~U :6$g  
    • 用户必须输入所需的信息 9OE_?R0c!  
    - 入射场 ---Ks0\V  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） nC-c8y  
    - 系统参数 jB}_Slh1j  
    - 制造条件 46QYXmNQ}  
    A}az m>  
     k#{lt-a/  
    v'mJ~tz  
    7.设计过程 K * xM[vO  
    J"m%q\'  
    DW'0j$;  
    uJ2C+$=Ul  
    'p4da2%  
    sa\|"IkD2  
    Requ.?!fG;  
    设计和优化过程由两步完成： %!N2!IiVs  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @vVRF Z  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ?yK%]1O  
     fRca"vV  
    8.系统模拟 %[+a[/  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 "<g?x`iz  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 -oaG|  
    • 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。 wj5qQ]WC  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *!wO:< -  
    ?=pZmvQg  
     yg-L^`t+B5  
    p@!@^1j=  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^Yg|P&e(;  
    8AC. 2 v?_  
    _E x*%Qf.  
    v e6N  
    lEVQA*u[  
    感兴趣的优化函数 q.u[g0h;  
    • 效率满足（>95%） RGx]DP$5G  
    • 信噪比不满足（<30db） cq@_*:~Or  
    • 杂散光不满足（>5% B6Wq/fl/  
     #w%a m`+  
    E)rOlh7  
    W>t&N  
    $9 &Q.Kpq>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Bsih<`KF^  
           3<~2"@J  
    5;sQ@  
    Cnc\sMDJ\B  
     /I`bh  
    _taHf %\4  
    感兴趣的优化函数 \r1kbf7?  
    • 效率满足（>95%） T?p`Y| gl  
    • 信噪比满足（<30db） FJwZo}<6E  
    • 杂散光满足（<5%） f2SU5e2  
    +UpMMh q  
    11.总结 c],frhmyd  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 AD!<%h:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 w50Bq&/jX  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 &ttv4BC^r  
    • 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。 nDoiG#N0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 95gsv\2  
    "JQt#[9l  
     '%]@a7w  
    QQ：2987619807 t}c}@i_c  
     
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