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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 +OFq=M  
     k+>-?S,  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 =,0E]M Z  
    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。 ]HP aM  
    qp*C%U  
    2．模拟任务 }&d@6m]  
    \ajy%$;$}  
    a3i4eGT-  
    DOE： BN&^$1F((  
    相位型衍射 (W3~r  
    光束整形器 _94|^   
    直径：2mmx2mm 6P=6E   
    形状：圆形  k%V#{t.  
    相位级次：16     75~>[JM  
    WL4{_X  
    .P\wE";  
    3.建模任务：入射光场 *TY?*H  
    $LLkYOwI  
    SMVn2H@  
    高斯准直激光光束的光束参数 V`Z-m-V~1  
    gF;i3OJg  
    • 波长：632.8nm MtC\kTW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &wsxH4  
    5" <7  
    53d8AJ_@X  
     rvZXK<@#+  
    4.建模任务：期望输出光场 [psW+3{bG  
    bX%9'O[-  
    ec/1Z8}p  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ~"89NVk"  
    dieGLA<5_X  
    • FWHM-直径：0.5mm JQQP!]%}  
    • 边缘宽度：50um {)]5o| Hx  
    • 效率：>95% b f.__3{  
    • 信噪比（SNR）：>30dB X TpYf  
    • 杂散光：<5% (j;s6g0  
    ?sV0T)uk  
     M<oIo 036  
    p`lv$ @q'  
    5.设计方案 bhaIi>W~G  
    a#t:+iw  
    UU')V  
    • 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）。 G9ku(2cq  
    • 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）。 \<WRk4D  
    -ju&"L B  
    rf_(pp)  
     fQcJyX  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 cl kL)7RQ  
     v0)I rO  
    $eUI.j(HU  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Jhdo#}Ub  
    • 用户必须输入所需的信息 f QSP]?  
    - 入射场 o.IJ4'}aN  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Vvk1 D(  
    - 系统参数 (27bNKr  
    - 制造条件 . _j9^Ll  
    rM/Ona2x  
     1sgI,5liUs  
    Nv!If$d  
    7.设计过程 9<BC6M_/  
    CN4Q++{  
    xi|T7,\X  
    2fIHFo\8  
    g{wOq{7V  
    yO\ .dp  
    J{ fTx@?(  
    设计和优化过程由两步完成： A)"?GK{*  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 .d{@`^dh1]  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 lezX-5Z  
     /U\k<\1~m  
    8.系统模拟 .|Unq`ll  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Z4 y9d?g%b  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 2wR?ON=Q  
    • 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。 C s XV0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 LY Y3*d  
    fS9TDy  
     XdS&s}J[I  
    >@?!-Fy5  
    9. 初始几何光学设计的结果 Fo\* Cr9D  
    VZhtx)  
    H,8HGL[l  
    >Pa&f20Hp  
    r{oRN  
    感兴趣的优化函数 _{$eOwB  
    • 效率满足（>95%） b ]A9$-  
    • 信噪比不满足（<30db） QX`Qnk|Y  
    • 杂散光不满足（>5% (%p@G5GU  
     9BW"^$  
    O7DaVlln  
    FFC"rG  
    JK.<(=y\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 FYe#x]ue  
           |.]sL0; 4Z  
    2h=QJgpCG  
    j >pv@D  
     M/<>'%sj  
    s}w?Dvo\  
    感兴趣的优化函数 ?rauhTVnJ  
    • 效率满足（>95%） &Ul8h,qw  
    • 信噪比满足（<30db） Ht`kmk;I)  
    • 杂散光满足（<5%） C[X2]zr  
    t[=-4;  
    11.总结 2Q bCH}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 wlC7;u  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 mCb1^Y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5N~JRq\  
    • 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。 /7[U J'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 85e!)I_  
    5`>%{ o  
     cmcR @zv  
    QQ：2987619807 czG]rl\1  
     
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