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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 %h3CQk  
     2LXy$[)7  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 i/~A7\:8%  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 EWbFy"=  
    z~Gi/Ln  
    2．模拟任务 o4tQ9X=}  
    \  VJ3  
    `ez_ {  
    DOE： I9H+$Wjd  
    相位型衍射 2}t2k>  
    光束整形器 |_Z(}% <o  
    直径：2mmx2mm i{xgygp6f  
    形状：圆形 |6$6Za]:  
    相位级次：16     *uNa( yd  
    1Qv5m^>vj  
    ShFSBD\M#  
    3.建模任务：入射光场 v 6Tz7  
    :4/RB%)"  
    rD fUTfv|Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 9tWu>keu  
    "\Z.YZUa\  
    • 波长：632.8nm R Mrh@9g  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm eNpGa0 eG  
    Ac|IBXGa=  
    N =)9O  
     P;{f+I|`  
    4.建模任务：期望输出光场 `q".P]wtKN  
    g&) XaF[!  
    c&J,O1){\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: NvQN  
    +.:- :  
    • FWHM-直径：0.5mm .sgP3Ah  
    • 边缘宽度：50um RdRF~~R%  
    • 效率：>95% :iP2e+j  
    • 信噪比（SNR）：>30dB f9?\Q'v8  
    • 杂散光：<5% a^>0XXr}Y  
    1!~=8FTv  
     |1uyJ?%B  
    2c LIz@  
    5.设计方案 B ;@7  
    k|'{$/ n  
    M3!A?!BU  
    • 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）。 by (xv0v;  
    • 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）。  v=R=K  
    #41~`vq3  
    buu~#m 1z  
     xy5&}_Y  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Y92 w L}  
     Mj|\LF +  
    "AMbU6 8  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Ru9QQaHE  
    • 用户必须输入所需的信息 Bf1,(^3XH  
    - 入射场 Btp 9v<"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Nr8#/H2f  
    - 系统参数 SfLZVB  
    - 制造条件 b"DaLwKkz  
    :c)N"EJlI2  
     XEl-5-M"  
    LVP2jTz  
    7.设计过程 uxLT*,  
    LX2rg\a+%  
    F!(Vg  
    ^YiGvZJ  
    6}4?, r  
    3}~.#`QeY  
    (?4m0Sn>#h  
    设计和优化过程由两步完成： "NWILZwEV  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /enlkZx=8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |Lf>Z2E  
     `Y]t*` e|  
    8.系统模拟 pDqX% $^  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Vi1l^ Za  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Z$jqB~=^e  
    • 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。 d^h`gu~3  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 v_^>*Vm*  
    {02$pO  
     ;GQCq@)-  
    o_ng{SL  
    9. 初始几何光学设计的结果 ~P!\;S  
    e7tp4M9!%  
    V9`?s0nn^  
    lEAf\T7  
    M]|tXo$?  
    感兴趣的优化函数 x Zp`  
    • 效率满足（>95%） t?1 b(oJ  
    • 信噪比不满足（<30db） 1?I_fA}  
    • 杂散光不满足（>5% zu/BDyF  
     "qh~wKJ  
    <tUl(q+ty  
    QrBb! .r  
    D *=.;Rq  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Wdk]>w 'L  
           -A]-o  
     GY`mF1b  
    xQUskjv/  
     2P, %}Ms  
    d)>b/0CZ  
    感兴趣的优化函数 &ci;0P#Q  
    • 效率满足（>95%） !#y_vz9  
    • 信噪比满足（<30db） 5]f6YlJZ  
    • 杂散光满足（<5%） L`3;9rO  
    c,j[ix  
    11.总结 &c[ISc>N{  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 WU$l@:Yo  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 E4N/or  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 NI  r"i2  
    • 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。 g{6FpuA|0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 l"zwH  
    /6 y9 u}  
     6L<Y   
    QQ：2987619807 u_HCXpP!Q  
     
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