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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 H0tu3Pqk  
     (rJ-S"^u  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 h{o,*QL  
    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。 =e 1Q>~  
    'LG\]h>+)  
    2．模拟任务 w5y.kc;  
    !nL94:8U  
    TD floDxA  
    DOE： 9$U>St  
    相位型衍射 #t1? *4.p  
    光束整形器 > .}G[C  
    直径：2mmx2mm ^m D$#  
    形状：圆形 ~X2 # z |  
    相位级次：16     k>MXOUaW.  
    }8l+Jd3"  
    n%\\1  
    3.建模任务：入射光场 c8]%,26.  
    [E<A/_z  
    `}P9[HP  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ow1+zltgj-  
    @G#`uoD  
    • 波长：632.8nm +KExK2=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm )IK%Dg(v  
     w<!&%  
    D->E&#  
     jJYCGK$=  
    4.建模任务：期望输出光场 YH%U$eS#g  
    %vf;qVoA~  
    tjV63`LD  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: MW^FY4V1m  
    &q4~WRnzJk  
    • FWHM-直径：0.5mm :T6zT3(")D  
    • 边缘宽度：50um t3}_mJ  
    • 效率：>95% l0yflFGr  
    • 信噪比（SNR）：>30dB yTbtS-  
    • 杂散光：<5% [Z'4YXS  
    ;>>:7rdYt  
     j&.JAQ*2;  
    4 }_}3.  
    5.设计方案 S=< ]u  
    k-*k'S_  
    >>R)?24,<  
    • 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）。 V^.Z&7+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）。 Cu$`-b^y  
    WH $*\IGJL  
    Z^mIGy}  
     |%X_<Cpk  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 vcy+p]6KE-  
     <;b  
    gi@&Mr)fS  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 U!"RfRD.<  
    • 用户必须输入所需的信息 },5LrX`L  
    - 入射场 n#GHa>p.-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） \n#l+R23  
    - 系统参数 XxB%  
    - 制造条件 8BS$6Pa  
    r 3T#Nv  
     +C`vO5\0  
    E9 #o0Di  
    7.设计过程 _cfAJ)8=  
    jP3~O  
    0B`rTLwB  
    ZZ0b!{qj3  
    @M }`nKXM  
    1*@Q~f:Uk  
    k8.,id  
    设计和优化过程由两步完成： [.G~5%974  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 T5-'|+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 jI}{0LW&F&  
     _{i- .;K  
    8.系统模拟 5FNf)F   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 V3pn@'pr  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ON_G D"  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 sD XJXJZ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \w{fq+G  
    b{e|~v6&  
     BS3BJwf; f  
    i6h0_q8 >  
    9. 初始几何光学设计的结果 DGAg#jh  
    TU8K\;l]  
    N;,N6&veK/  
    v".u#G'u  
    1\,wV,  
    感兴趣的优化函数 ^yF2xJ)9-  
    • 效率满足（>95%） @2$iFZq~  
    • 信噪比不满足（<30db） vC5 (  
    • 杂散光不满足（>5% Cd'SPaR  
     J&b&*3   
    ZZ;V5o6E  
    :}w^-I"  
    W&k2z,|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &]'< M  
           o{QPW  
    pe@/tO&I  
    {I_I$x_  
     ^Ul *Nm  
    [+$o`0q;N?  
    感兴趣的优化函数 W r;?t!  
    • 效率满足（>95%） <wt9K2,  
    • 信噪比满足（<30db） +4p gPv  
    • 杂散光满足（<5%） d`+cNKf  
    ze%)fZI0f  
    11.总结 (hX}O>  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 3UX})mW  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 uO`YA]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Z,Tv8;  
    • 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。 D3%`vq u&  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7_#i,|]58  
    q^w3n2  
     76*5/J-  
    QQ：2987619807 PizPsJ|&  
     
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