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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 cKAZWON8;v  
     Ec['k&*7,  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Ay\!ohIS3  
    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。 SFa^$w  
    "Oy&6rrr  
    2．模拟任务 Xqas[:)7+  
    ^Cn_ ODjo  
    wqp(E+&  
    DOE： $]iRfXv,l!  
    相位型衍射 ] I0(_e|z}  
    光束整形器 g$S<_$Iey  
    直径：2mmx2mm h_h6@/1l  
    形状：圆形 Vt U  
    相位级次：16     &?7+8n&+  
    (9D,Ukw  
    :aMp,DfM]P  
    3.建模任务：入射光场 0}aw9g  
    jz$83TB-  
    kx3]A"]>'  
    高斯准直激光光束的光束参数 HUY1nb=  
    Jx= v6==7  
    • 波长：632.8nm wB W]w  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm V~qlg1h  
    \JEI+A PY*  
    pi?U|&.1z  
     <S M%M?  
    4.建模任务：期望输出光场 mH09* Z  
    XWFuAE  
    W>]=0u4  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &:*|KxX  
    [KjL`  
    • FWHM-直径：0.5mm Oo 95\Yf$N  
    • 边缘宽度：50um )haHI)xR  
    • 效率：>95% u<{uUui}$v  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %O3 r>o=  
    • 杂散光：<5% o*WI*Fb'  
    qbe9 CF'@_  
     ?{I]!gI  
    TJp0^&Q  
    5.设计方案 K.jm>]'z4;  
    kzLtI w&.  
    T5di#%: s  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Y+I`XeY  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 6~v|pA jY  
    Sud5F4S  
    l~Sn`%PgA  
     k"2xyzt*  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /.aDQ>  
     JMq00_  
    O~AOZ^a:2  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 p#dpDjh  
    • 用户必须输入所需的信息 o$DJL11E  
    - 入射场 (S#4y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 0Ie9T1D=  
    - 系统参数 f i3<  
    - 制造条件 N;6WfdA-  
    3QrYH @7zx  
     YEx7 6  
    7)Rx-  
    7.设计过程 jE{2rw$ZJ?  
    ]OOL4=b  
    KD7 RI3'?  
    JOIbxU{U_  
    Mb(aI!;A  
    z_p/.kQ'5  
    NwdA@"YQ|  
    设计和优化过程由两步完成： Y?z@)cL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 DN@T4!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 6Hn3  
     `MtPua\_  
    8.系统模拟 }X3SjNd q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ToN$x^M w  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4yH=dl4=44  
    • 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。 !s]LWCX+|  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ODH@ /  
    y3K9rf  
     l*]*.?m/5  
    e/m ,PE  
    9. 初始几何光学设计的结果  mq?5|`  
    yjVPaEu]aU  
    D/Y.'P:j  
    p_jDnb#  
    g(Jzu'  
    感兴趣的优化函数 u9FXZK7  
    • 效率满足（>95%） qlSc[nEk  
    • 信噪比不满足（<30db） i(JBBE"  
    • 杂散光不满足（>5% z2&SZ.mk  
     RTNUHz;{L  
    cRX0i;zag  
    z1ltc{~Z  
    pCNihZ~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 )dJaF#6j  
           Qcz7IA  
    ++:vO  
    ` =!&9o  
     tqE LF  
    1@kPl[`p'  
    感兴趣的优化函数 >yn%.Uoh@  
    • 效率满足（>95%） 4XDR?KUM  
    • 信噪比满足（<30db） o)7gKWjujP  
    • 杂散光满足（<5%） F t%f"Z  
    Nf>1`eP  
    11.总结 Pt?]JJxl-  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 . oUaq|O  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #{GUu ',?&  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Z^>[{|lIA  
    • 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。 A:1O:LB=!  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \CL |=8[2  
    c@:r\]  
     |$":7)e H!  
    QQ：2987619807 Mu18s}  
     
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