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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 c(~M<nL0  
     a5)+5  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 V +hV&|=  
    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。 9uq| VU5  
    t;*'p  
    2．模拟任务 "ZH1W9A  
    $q+7 ,,"  
    .OjJK?  
    DOE： |[qI2-el?  
    相位型衍射 ( R0   
    光束整形器 ,Pl[SMt!  
    直径：2mmx2mm 41:Z8YL(  
    形状：圆形 g ` Wr3  
    相位级次：16     Ghj6&K%b0  
    P }PSS#nn  
    &38Fj'l  
    3.建模任务：入射光场 H: U_k68  
    fN&O `T>  
    OLiYjYd  
    高斯准直激光光束的光束参数 I[R?j?$}>  
    # ><.zZ  
    • 波长：632.8nm ~v5tx  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm xNx!2MrR;  
    Um|:AT}`^  
    bkY7]'.bz&  
     >s{[d$  
    4.建模任务：期望输出光场 ^awl-CG  
    Ar\`OhR  
    l@^RbF['  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: UgUW4x'+  
    ^EB}e15"  
    • FWHM-直径：0.5mm xX&*&RPZ  
    • 边缘宽度：50um .Wr7?'D1M  
    • 效率：>95% Qdtfi1_Y1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB tkd2AMkh!  
    • 杂散光：<5% HezCRtxRcc  
    *zmbo >{(  
     Yu8WmX,[  
    %Jw;c`JM  
    5.设计方案 KsHMAp3  
    }wiq?dr  
    W}EO]A%f.\  
    • 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）。 h[ t OY  
    • 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）。 (;s \Ip0  
    &)wQ|{P~k  
    2Ay2 G-  
     "=qdBG9  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 y(q1~73s  
     #$A6s~`B  
    7%o\O{,U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 pa.W-qyu  
    • 用户必须输入所需的信息 jdhhvoQ  
    - 入射场 LDbo  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） te:@F]A  
    - 系统参数 rMI:zFS  
    - 制造条件 /at#[Pw~01  
    D L$P  
     Qz $1_vO  
    )[/+j"F   
    7.设计过程 aE:fMDS|x  
    8(ZQD+U(9F  
    V+E2nJ  
    u[cbRn,W  
    ptUnV3h  
    }|x]8zL8G  
    AN^;~m^  
    设计和优化过程由两步完成： 9g>ay-W[(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 'a4xi0**I  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 br0gB3 r  
     ^d!-IL_  
    8.系统模拟 0C3CqGP  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Iy"   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S c@g;+#QU  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 =_TCtH  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Rh: \/31~  
    V-t!  
     7|H !(a'  
    G`w7dn;&  
    9. 初始几何光学设计的结果 sfx:j~bsL  
    V}3.K\7  
    <~f/T]E,  
    YsDn?pD@  
    (3W<yAM+  
    感兴趣的优化函数 .vwOp*3\  
    • 效率满足（>95%） #O G_O I  
    • 信噪比不满足（<30db） MTa.Ubs  
    • 杂散光不满足（>5% jH \@Oc;7  
      x@Q}sW92  
    y%iN9 -t  
    c6Wy1d^  
    ij%\ld9kd  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8r+R~{  
           Z1*y$=D?3[  
    CkIICx  
    sexnO^s  
     mM>{^%2Q:  
    %  &{>oEQ  
    感兴趣的优化函数 QIG MP=!j  
    • 效率满足（>95%） O[Nc$dc  
    • 信噪比满足（<30db） evZ{~v& /  
    • 杂散光满足（<5%） ]"aC wr  
    F@&q4whaVD  
    11.总结 C$Ldz=d  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ]w! x  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8!E$0^)c|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Fj -mo>"  
    • 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。 91`biVZfA  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 0l{').!_  
    7*uG9iX  
     GIt; Y  
    QQ：2987619807 V/<dHOfR\  
     
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