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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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    科学家
     
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 tE %g)hL-  
     2n.HmS  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 *+v*VH  
    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。 8#!g;`~ D  
    T]wC?gQG  
    2．模拟任务 tR51Pw  
    -9vNV:c  
    B=Kr J{&!  
    DOE： DE.].FD'  
    相位型衍射 HMVP71  
    光束整形器 ,X!)zAmm  
    直径：2mmx2mm cs6oD!h  
    形状：圆形 20I`F>-*  
    相位级次：16     zS:2?VXxq  
    ?|,:;^2l1  
    a&{Y~Og?%  
    3.建模任务：入射光场 +-tFgXG  
    J4+WF#xI2  
    yeyDB>#Va.  
    高斯准直激光光束的光束参数 \W=3P[gb  
    -sJ1q^;f@  
    • 波长：632.8nm =]%,&Se  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm k86TlQRh  
    HGAi2+&  
    4AN8Sx(  
     np2&W'C/i  
    4.建模任务：期望输出光场 + yI$4MY  
    ZK;/~9KU  
    WVD48}HF-  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 8XJi}YPQ  
    A+^okT37r  
    • FWHM-直径：0.5mm NsI.mTc2  
    • 边缘宽度：50um r10VFaly  
    • 效率：>95% -ED} 6E  
    • 信噪比（SNR）：>30dB * WV=Xp  
    • 杂散光：<5% J4ZHE\  
    R?u(aY)P  
     ' pgP QM<  
    a4UwhbH  
    5.设计方案 \ Bj{.jL  
    u<8b5An;  
    %}(` ?  
    • 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）。 $y6 <2w%b  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 A|LO!P,w  
    w71YA#cg  
    Gtaa^mnxD  
     6=n|Ha  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 mhVLlb Y|t  
     TC-Vzk G|  
    @<eKk.Y?+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )Xqjl  
    • 用户必须输入所需的信息 |\dv$`_T  
    - 入射场 fV4rVy8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .v(GVkE}  
    - 系统参数 JXL?.{'A  
    - 制造条件 M 6&=-  
    <Q(E {c3"  
     0)SRLHTY%  
    Ho&:Zs  
    7.设计过程 6!>p<p"Ns  
    rO>'QZ%  
    ="78#Wfj2  
    :+6W%B  
    K ,NmDc^  
    ;[;WEA  
    (mp  
    设计和优化过程由两步完成： FB wG3x  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 lIS`_H}  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 3F]Dh^IR9  
     8!|vp7/  
    8.系统模拟 9vP;i= fr  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 v4hrS\M  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 r'Wf4p^Xd  
    • 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。 ke8g tbm  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ewd eC  
    kr+p&|.  
     MJ ch Z  
    Awa| (]  
    9. 初始几何光学设计的结果 lS9S7`  
    .iy>N/u  
    \_O#M   
    tkZUjQIX  
    D&F{0  
    感兴趣的优化函数 R/x3+_.f  
    • 效率满足（>95%） yVnG+R&  
    • 信噪比不满足（<30db） AE>W$x8P  
    • 杂散光不满足（>5% F/ZFO5C%  
     4ams~  
    _!1LV[x!s  
    0F-{YQr>  
    ,V,mz?d^9  
    10. 后续IFTA优化后的结果 lXTE#,XVf  
           %B\x %e ;P  
    :+DrV\)  
    z |llf7:  
     Xi%Og\vm5  
    cy.r/Z}  
    感兴趣的优化函数 z(A[xN@/W<  
    • 效率满足（>95%） [-*&ZYp  
    • 信噪比满足（<30db） %\ i&g$  
    • 杂散光满足（<5%） ]UUa/ep-  
    ]O@iT= *3  
    11.总结 V5(_7b#z``  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 avq$aq(3&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 (a#gCG\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 j yD3Sa3  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 U.,S.WP+d  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 %4m Nk}tyH  
    g_cED15  
     >fWGiFmlk  
    QQ：2987619807 '27$x&6>S  
     
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